《气流的测量》PPT课件

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1、第五章气流的测量向卫国1空气的运动产生气流。流速是一个三维空间矢量。一般考虑为（xy平面）二维矢量：风速——模值风向——方向一些特殊情况下，垂直运动也相当显著如山的背风坡、强的对流云2气流场=大尺度的规则气流+随时间和空间随机涨落的（中）小尺度湍流气流测量包括：瞬时量、平均量两部分“平均值”：指在一定时段内的平均“瞬时值”：在一个相当短的时段内的平均3都可以认为是“光滑值”。光滑时段的长短，取决于仪器和实际需要风速的单位：m/s天气报告中风速：2min的平均风速风向：10°为一个单位，用电码01，02，……，36表示，以正北为基准，顺时针方向旋转。4风向是指风的来向。风向的英文缩写符

2、号纪录如图5.1北：North东：East南：South西：West当风速低于0.25m/s时称为静风。风级也是一种表达风力的常用单位51805年英国人F·蒲福根据风对地面（或海面）物体的影响，提出风力等级表，几经修改后得出蒲福风力等级表。目测风时，根据风力等级表中各级风的特征，即可估计出相应的风速。地面风指离地平面10─12米高的风。6蒲福风力等级表风力名称相当于开阔平坦地面10米高处风速浪高陆上物理征象米/秒公里/时海里/时（米）0静风0－0.2<1<1－静，烟直上。1软风0.3－1.51－51－30.1烟能表示风向，但风向标尚不能指示风向。2轻风1.6－3.36－114－60.

3、2人面感觉有风，树叶有微响，风向标能随风转动。3微风3.4－5.412－197－100.6树叶与微枝摇动不息，旌旗展开。4和风5.5－7.920－2811－161.0灰尘和碎纸扬起，小树枝摇动。5劲风8.0－10.729－3817－212.0有叶的小树枝摇动，内陆水面有小波浪。6强风10.8－13.839－4922－273.0大树枝摇动，电线呼呼有声，打伞困难。7疾风13.9－17.150－6128－334.0全树摇动，逆风步行感到困难。8大风17.2－20.762－7434－405.5树枝折断，逆风行进阻力甚大。9烈风20.8－24.475－8841－477.0发生轻微的建筑破坏。

4、10狂风24.5－28.489－10248－559.0内陆少见，有些树木拔起，建筑物破坏较重。11暴风28.5－32.6103－11756－6311.5极少遇到，伴随着广泛的破坏。12飓风32.71186414.075.1风向的测量风向标是一种应用最广泛的测量风向仪器的主要部件，由水平指向杆、尾翼和旋转轴组成。在风的作用下，尾翼产生旋转力矩使风向标转动，并不断调整指向杆指示风向。85.1.1风向标外形分四部分：风尾指向杆平衡重锤旋转主轴9风向标的设计要求在小风时能反应风向的变动，即有良好的启动性能；具有良好的动态特性，即能迅速准确地跟踪外界的风向变化。10传递和指示风向风向标感

5、应的风向必须传递到地面的指示仪表上，以触点式最为简单，风向标带动触点，接通代表风向的灯泡或记录笔电磁铁，作出风向的指示或记录，但它的分辨只能做到一个方位22.5°。精确的方法有自整角机和光电码盘。115.1.2风向标的动态特性略125.1.3风向平衡重锤对风向标动态特性的影响风向标的几个主要动态特性参数：P107三点结论135.1.4风向连续变动环境中风向标动态响应略145.1.5风向标动态参数的选择统一风向标的特性指标，使各地气象站上的风向资料具有可比形。世界气象组织作了指导性的规定：在风速2.58m/s时，风向标在1s内使风向偏差衰减到初始值的1/e，e=2.71828。155.

6、1.5风向标动态参数的选择（续）0.3<ζ<1.0风速范围为0.5~60m/s线性度和分辨率为±2°~±5°165.2旋转式风速计感应部分是一个固定在转轴上的感应风的组件。常见的有三种型式：螺旋桨叶片组平板叶片组半球形的空心杯壳组175.2.1风杯风速计的感应原理风杯由三个（或四个）半球形或抛物形空杯，都顺一面均匀分布在一水平支架上，支架与转轴相连。在风力作用下，风杯绕转轴旋转，其转速正比于风速。转速可以用电触点、测速发电机、齿轮或光电计数器等记录。185.2.1风杯风速计的感应原理（续）在稳定的风力作用下，风杯受到扭力矩作用而开始旋转，它的转速与风速成一定的关系。推导风杯的转速和风

7、速的关系，用Ramachandran的结果。195.2.1风杯风速计的感应原理（续）两点推论：当风杯处于小风速时，必须考虑两种摩擦力矩（动摩擦力矩、静摩擦力矩）的影响。静摩擦力矩是常数，动摩擦力矩应与转速成正比。风速越大，摩擦力矩所占的比例越低。205.2.1风杯风速计的感应原理（续）图5.9一个典型的风杯风速计的检定曲线。在接近零风速时，曲线明显弯曲。n=0时，曲线与纵坐标轴相交于umin处，称为umin启动风速。在风速较大时，n与u能保持较好的线性关系