一个不同的观点

但一些人并不认同 Emeis 的观点，其中就包括丹麦技术大学的高级研究员Charlotte Bay Hasager。为了找出原因，她和同事、丹麦气象所退休的高级气象学家以及DONG Energy电力公司的工程师组建了一支研究团队。


首先，他们将当时的卫星遥感数据、当地气象站的观测数据、无线电探测数据以及风电场各台机组的SCADA数据全部收集起来。风廓线、温度廓线及湍流度均表明，当时大气处于不稳定状态。


此外，他们还根据机组的模型及风况参数，采用CFD-DES（Detached Eddy Simulation）数值模拟方法尝试复现当时的流动状态。虽然整个仿真只对流场进行了分析，并不涉及饱和蒸汽冷凝形成雾的过程，但和照片进行对比可以发现，尾流雾气主要存在于轴向风速和湍流动能TKE较大的区域。仿真结果和实际照片隐约有很多相似之处，但又有一些不同。


在某些具有流体力学背景的人看来，这些花花绿绿的结果虽然有用，但在一些情况下，用处并不大。科学上一些伟大的结论往往起源于一个大胆的假设，Charlotte团队给出了他们的观点。


2008年2月11日早上，温热的海面上空弥漫着潮湿的冷空气，并在高空发生绝热冷却，风场周围完全由雾或低云笼罩，但恰好在拍摄照片的10点10分前，云雾突然消失，海面上只留下一层薄薄的海烟。此时，微风拂过，风速刚好大于机组的切入风速（4 m/s)，南面第一排风力机以 13.5 RPM 的转速缓慢运行。顺时针旋转的叶片在后方产生一个巨大的逆时针旋涡，带动底部暖湿空气上升并与上层冷空气融合，暖空气绝热冷却冷凝形成雾，雾气由此显示出了尾流的基本形态。


从照片中可以注意到，尾流雾气最初形成的位置大约在轮毂中心下游的50-100米左右，显然，饱和水蒸气在形成水滴（雾）之前需要一定的准备时间（~22秒）。由于轮毂中心处的旋转流动最为剧烈，即垂直于来流风向的诱导速度最大，逆时针旋转的叶根涡将底部的暖湿气流抬升到高处，随后冷却并加速冷凝。与此同时，可能由于尾流产生的湍流掺混作用，这里的气压略微下降。随着各个尾流的垂向和横向扩散，尾流雾气的区域在向下游传播的过程中也在扩展，相邻的尾流雾气在下游约2公里的距离处完成混合。

NREL的尾流模

简而言之，Emeis认为尾流雾气是空气的不稳定温度分层导致的，而Charlotte团队认为，根据数值仿真的结果，风力机尾流会像搅拌机一样把气流混合，形成的尾流雾气在大尺度结构上具有明显的尾流涡系特征。2013年2月5日，Charlotte团队发表论文阐述了他们的观点。也许是由于更有说服力，这篇论文中引用的这两张尾流照片也随之广泛传播。


虽然这张尾流照片经常出现在风能相关的学术活动中，但Charlotte团队建议谨慎使用，因为它实际上根本不是典型的风电场尾流情况。当时的风速很低，风场内几乎只有第一排机组以 13.5 RPM 的转速正常运行，其它机组的转速极低，看到的尾流雾气很有可能主要是第一排机组产生的 。


不论如何，能拍到这样的照片并不容易，除了要满足云层、风速、温度等基础条件，还要等待一个时机，在众多热力学和动力学变量实现微妙平衡的瞬间，才会看到那团表征尾流形态的雾气。


新的尾流照片

2009年2月，作为Horn Rev风电场的II期项目，Horn Rev 2风电场完成建设并全面投入运营。