{"id":11378,"date":"2026-04-13T10:08:10","date_gmt":"2026-04-13T10:08:10","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/vinit-v-dighe\/"},"modified":"2026-04-22T14:46:06","modified_gmt":"2026-04-22T14:46:06","slug":"vinit-v-dighe","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/vinit-v-dighe\/","title":{"rendered":"Vinit V. Dighe"},"content":{"rendered":"","protected":false},"excerpt":{"rendered":"","protected":false},"author":8,"featured_media":12128,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-11378","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"Ducted wind turbines revisited","samenvatting":"Een ommantelde windturbine (DWT) is \u00e9\u00e9n van de vele concepten met het doel de energie extractie uit de wind te vergroten ten opzichte van traditionele windturbines. In DWT studies worden combinaties van theoretische, numerieke en experimentele onderzoekstechnieken toegepast. Deze studies laten zien dat het geleverde vermogen van windturbines significant kan toenemen door het gebruik van een ringvormige mantel rond de rotor. Desondanks is er behoefte aan onderzoek naar de factoren die invloed hebben op deze toename zoals de vorm van de mantel, de diverse technieken gebruikt om vermogensvergroting te bevorderen en scheve instroomcondities. Deze factoren worden behandeld in dit proefschrift.\n\nDe studie omvat uitgebreid numeriek onderzoek naar DWT\u2019s, bestaande uit tweedimensionale en driedimensionale CFD simulaties. Door middel van panelencodes en RANS, URANS en LB-VLES simulaties zijn diverse resultaten verkregen. De nauwkeurigheid van deze voorspellingen zijn, waar mogelijk, geverifieerd en gevalideerd. Door middel van een parameterstudie is aangetoond dat de aerodynamische prestaties van de DWT verder verbeterd kunnen worden als de welving van het dwarsprofiel van de mantel wordt vergroot in combinatie met een correct gekozen stuwkrachtco\u00ebffici\u00ebnt van de windturbine rotor. En dat bij gelijkblijvende uitlaatoppervlakte van de mantel. De verbetering van de aerodynamische prestatie van een DWT heeft een direct verband met de dimensieloze stuwkrachtco\u00ebffici\u00ebnt van de turbine. Een uitgebreide stromingsanalyse toonde aan dat, wanneer stromingsloslating plaatsvindt binnen in de mantel, de stuwkrachtco\u00ebffici\u00ebnt van de mantel reduceert en daarmee ook de aerodynamische prestatie van het onderzochte DWT model.\n\nIn een poging om de aerodynamische prestatie van de DWT nog verder te verbeteren, zijn de effecten onderzocht van een dwarsprofiel dat uit meerdere elementen bestaat, en het aanbrengen en het effect van een Gurney flap op de bestaande DWT modellen. De aerodynamische prestatie met multi-element profielen hangt sterk af van de positionering van het secundaire element ten opzichte van de primaire DWT geometrie. Een Gurney flap gepositioneerd aan de achterrand van de mantel kanaal daarentegen verbetert de aerodynamische prestaties van het DWT model door het uitstellen van de stromingsloslating langs de binnenste wand van de mantel. Dit resulteert in een toename van de massastroom in de turbine.\n\nTen slotte zijn de effecten van asymmetrische instroomcondities op de aerodynamische en aero-acoustische prestatie en DWT modellen in detail bestudeerd. De analyse van deze resultaten wijst er op dat DWT\u2019s ongevoelig zijn voor scheve aanstroming tot een specifieke scheefstandshoek. De ongevoeligheid voor scheefstand van DWT modellen hangt sterk af van de aerodynamische interactie tussen de mantel en de turbine, welke op zijn beurt afhangt van de mantelgeometrie, de turbineconfiguratie en de scheefstandshoek. Tijdens de beoordeling van de aero-acoustische prestaties van de DWT modellen is naar voren gekomen dat het DWT model een zeer gewelfde doorsnede van de mantel meer breedbandige ruis genereert, als gevolg van de turbulente stromingsstructuren die langs de oppervlakte van het kanaal stromen.","summary":"Ducted Wind Turbines (DWTs) are one of the many concepts that have been proposed to improve the energy extraction from wind in comparison to bare wind turbines. In reviewing the DWT studies, investigations based on the combined use of theoretical, computational, and experimental techniques have been presented. Although indicated in these studies that the power output of wind turbines can be significantly increased by using surrounding ducts, the factors influencing this power increase, like the duct shape, augmentation add-on\u2019s and yawed inflow conditions, need further investigation. These topics have been addressed in this doctoral thesis.\n\nThe study presents a computational investigation of DWTs, employing two-dimensional and three-dimensional CFD simulations. To this intent, solutions obtained using panel, RANS, URANS and LB-VLES methods are shown. For reliable solution accuracy, verification and validation assessments are performed when possible. Through parametric investigation, it is found that the aerodynamic performance of the DWT can be improved by increasing the duct cross-section camber and a correct choice of turbine thrust force coefficient, whilst maintaining the same duct-exit-area ratio. The aerodynamic performance improvement for a DWT directly corresponds to the dimensionless duct thrust force coefficient. Flow analysis showed that flow separation when detected inside of the duct, reduces the duct thrust force coefficient and ultimately the aerodynamic performance of the DWT model.\n\nIn an effort to further improve on the aerodynamic performance of the DWT, the effect of multi-element ducts and Gurney flap on the existing DWT models are investigated. The aerodynamic performance improvement with multi-element ducts strongly depends on the installation settings of the secondary duct element with respect to the primary DWT geometry. On the other hand, a Gurney flap retrofitted at the trailing edge of the duct improves the aerodynamic performance of the DWT model by delaying inner duct wall flow separation, thus increasing the mass flow rate at the turbine.\n\nFinally, the effects of yawed inflow condition on the aerodynamic and aeroacoustic performance of DWT models are studied in detail. The analysis showed that DWTs can demonstrate yaw insensitivity up to a specific yaw angle. The yaw insensitivity for the DWT model, however, strongly depends on the aerodynamic mutual interaction between the duct and turbine, which changes with the duct geometry, turbine configuration and yaw angle. While assessing the aeroacoustic performance of the DWT models, it is found that the DWT model with highly cambered duct cross-section generates higher broadband noise levels, which results from the turbulent flow structures convecting along the surface of the duct.","auteur":"Vinit V. Dighe","auteur_slug":"vinit-v-dighe","publicatiedatum":"26 mei 2020","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/vinitvdighe?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/830478ea-9ee0-4471-b549-8257df9e388d\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"FTP-202604131002","isbn":"978-94-6380-816-3","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Overig","afbeeldingen":12128,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Overig","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11378","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/8"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=11378"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11378\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":11381,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/11378\/revisions\/11381"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/12128"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=11378"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=11378"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}