風壓與風速的關系

1、風壓與風速的關系當風以一定的速度向前運動遇到阻塞時，將對阻塞物產生壓力，即風壓。設速度為v 的一定截面的氣流沖擊面積較大的結構物時，由于受到阻礙，氣流改成向四周外圍擴散，形成壓力氣幕，如下圖所示。如果氣流原先的壓力強度為wb ，氣流沖擊結構物后速度逐漸減小，其截面中心一點的速度減小至零時，在該點處產生的最大氣流壓強，設為 wm 。則結構物受氣流沖擊的最大壓力強度為wmwb ，此即工程上所定義的風壓，記為 w 。流向高壓氣幕小股氣流建筑物壓力線w= v2/2風壓的產生為求得風壓 w 與風速 v 的關系，設氣流每點的物理量不變，略去微小的位勢差影響，取流線中任一小段 dl,如圖所示。設 w1 為作

2、用于小段左端的壓力，則作用于小段右端近壓力氣幕的壓力為w1dw1 。w1dA(w1+d w1)dAd l以順流向的壓力為正，作用于小段上的合力為 w1dA( w1 dw1 )dAdw1dA ，該合力應等于小段的氣流質量M 與順流向加速度a 的乘積，即dw1dAMadAdl dv 。由dl dv ，注意到 dl vdt ，代入前式得dt此式可得dw1dw1vdv ，而方程的解為1dtw1v2c 。此式稱為伯努利方程，其中c 為常數(shù)。從該方程可以看出，氣流在運動2過程中，其本身壓力隨流速變化而變化，流速快，則壓力小；而流速慢，則壓力大。當v=0時， w1wm ，代入方程的 cwm ；而當風速為 v

3、 時， w1wb ，則 ww1 v2 ，bm2因此， www1 v21 v2 ，此式即為風速與風壓的關系公式，其中為空氣單mb22 g位體積的重力，g 為重力加速度。在氣壓為 101.325kPa、常溫15 oC 和絕對干燥的情況下，=0.012018 kN m3 ，在緯度45 o 處，海平面上的重力加速度為g=9.8 m s2 ，代入前式得此條件下的風壓公式為wv20.012018 v2v2kN m2 。2g2 9.81630由于各地地理位置不同，因而和 g 值不同。 在自轉的地球上， 重力加速度 g 不僅隨高度變化，還隨緯度變化。而空氣重度與當?shù)貧鈮骸鉁睾蜐穸扔嘘P。以此，各地的值2g均為

4、相同。風級、風速和風壓對照表風速風壓風級名稱10N/m2(kg/m 2 )（ km/h ）0無風11732.7-36.966.42-85.1陸地地面物體征象海面狀態(tài)靜靜煙能表示方向，但風微波向標不動人面感覺有風，風向小波標轉動樹葉及微枝搖動不小波息，旌旗展開能吹起地面紙張與輕浪灰塵有葉的小中浪樹搖擺小樹枝搖動，電線呼大浪呼響全樹搖動，迎風步行巨浪不便微枝折毀，人向前行狂浪阻力甚大建筑物有狂濤小損可拔起樹來，損壞建狂濤筑物陸上少見，有則必有狂濤廣泛破壞陸上極少見 ,摧毀力海浪滔天極大各地風壓系數(shù)2g 值地區(qū)地點海拔高度2g地區(qū)地點海拔高度 (m)2 g(m)青島77.01/1710承德375.2

5、1/1650南京61.51/1690西安416.01/1689上海5.01/1740成都505.91/1670杭州7.21/1740伊寧664.01/1750東溫州6.01/1750張家口712.31/1770福州88.41/1770遵義843.91/1820南永安208.31/1780烏魯木齊850.51/1800沿廣州6.31/1740貴陽1071.21/1900海韶關68.71/1760安順1392.91/1930?？?7.61/1740內酒泉1478.21/1890柳州97.61/1750畢節(jié)1510.61/1950陸南寧123.21/1750昆明1891.31/2040天津16.01/1670大理1990.51/2070漢口22.81/1610華山2064.91/2070徐州34.31/1660五臺山2895.81/2140沈陽41.61/1640茶卡3087.61/2250內北京52.31/1820昌都3176.41/2550陸濟南55.11/16