科里奥利效应对不同大气边界层状态下风力机尾流的影响

风力机在大气边界层（ABL）中运行，其中存在科里奥利效应。随着更大转子直径的风力机被部署，它们在ABL中产生的尾流结构长度也随之增加。当代公用事业规模的风力机运行在基于转子直径的罗斯贝数（惯性力与科里奥利力的无量纲比值）为O(100)的量级，此时科里奥利效应变得日益重要。科里奥利力对尾流施加直接强迫，但也影响ABL基流，从而间接影响尾流演化。这些效应可能相长或相消地干涉，因为直接和间接科里奥利效应的大小和符号都取决于罗斯贝数、湍流和ABL中的浮力效应。利用大涡模拟，我们研究了与海上风力机相关的广泛罗斯贝数范围内的尾流演化。通过对流向和横向动量收支的分析，我们表明科里奥利效应对尾流恢复速率影响较小，但科里奥利效应会引起显著的尾流偏转，这可分为两种状态。对于高罗斯贝数（弱科里奥利强迫），尾流在北半球顺时针偏转。相反，对于低罗斯贝数（强科里奥利强迫），尾流逆时针偏转。降低罗斯贝数会导致越来越强的逆时针尾流偏转。顺时针和逆时针偏转之间的转换点取决于尾流中的直接科里奥利强迫、压力梯度和湍流通量。在罗斯贝数为125时，科里奥利偏转与17°偏航误差引起的尾流偏转相当。