惯性边界层条件下风电场湍流恢复机制

合成孔径雷达图像和中尺度模型结果显示，风电场的湍流行为与单台风机的湍流截然不同，例如湍流看似收窄且在长距离上不扩散。在本工作中，我们旨在更好地理解支配风电场行为和恢复的物理机制。因此，我们研究了在惯性边界层条件下（即不同层高：203m、319m、507m和1001m）的1.6GW风电场湍流特性。 在浅层边界层中，我们发现强烈的流速减慢会降低科尔伯茨力的大小，导致北半球中的逆时针湍流偏转。在深层边界层中，垂直湍流动量输送将来自高空的顺时针流动输送进入湍流区域，导致恢复速度加快和顺时针湍流偏转。为估计湍流特性，我们发展了一种简易模型，拟合沿跨向方向速度幅值剖面的特征。据此观察到，湍流在 downstream 方向上始终收窄。进一步的动量预算分析表明，在深层边界层中，湍流主要通过垂直湍流输送得到补充。在浅层边界层中，顶部逆温限制了垂直运动，湍流主要通过跨向方向的平均流输送得到补充。此外，在这些情况下，我们观察到逆时针流动旋转在湍流左侧边缘持续存在，这在风电场每个下游位置都有体现，导致沿跨向方向出现局部强烈的流向速度梯度。