地面粗糙度等級(jí)及其對(duì)風(fēng)速的影響

地面粗糙度水平及其對(duì)風(fēng)速的影響空氣不僅受流動(dòng)過(guò)程中氣壓梯度力和地方方向力的作用，而且受到接近地面1.5公里的地面大氣中地面障礙物的影響，氣象學(xué)上1.5公里以下的氣體層稱為摩擦層。在摩擦層中，空氣通過(guò)粗糙不平的地面，受到摩擦的影響，空氣流動(dòng)的速度，即風(fēng)速可能越來(lái)越小。由于表面的粗糙程度不同，作用于空氣的摩擦力大小也不同，風(fēng)速減少的程度也不同，地面粗糙度越大，作用于空氣的摩擦力也越大，風(fēng)速也相應(yīng)減少。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)和建筑學(xué)等領(lǐng)域，地面粗糙度分為四類：a、b、c和d。每種類型對(duì)應(yīng)的表面條件如下：a類表示近海、島嶼、海岸、湖泊海岸和沙漠地區(qū)。b類是指田野、農(nóng)村、叢林、丘陵和住宅相對(duì)稀少的中小城市郊區(qū)；c類表示具有密集園區(qū)的中間城市城市。d類表示有密集建筑群，但房子高的大城市。圖1 a類圖2 b類圖3類c圖4類d對(duì)于地面粗糙度的定量分析，粗糙度長(zhǎng)度(用于性質(zhì)整個(gè)湍流中表面粗糙度的特征長(zhǎng)度參數(shù)：m)Z0測(cè)量介于0到2m之間的值的地面粗糙度。與地面粗糙度等級(jí)值對(duì)應(yīng)的粗糙度長(zhǎng)度值，以及能量指數(shù)和指標(biāo)特性，見(jiàn)表1。表1:地面粗糙度等級(jí)和粗糙度長(zhǎng)度(來(lái)自德國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì))粗糙度等級(jí)粗糙度長(zhǎng)度Z0 m能源指數(shù)(百分比)指標(biāo)特性00.0002100海，湖0.50.002473像機(jī)場(chǎng)跑道一樣寬敞平坦1.00.0352開(kāi)闊的原野上沒(méi)有圍墻、樹(shù)木等，但也可能有起伏的丘陵和非常分散的矮建筑1.50.05545有些房子和8米高，但也可能有超過(guò)1公里的灌木、樹(shù)等田野2.00.139有些房子和高超過(guò)8米或500米的灌木、樹(shù)等的田野2.50.231有很多像房子、灌木和植物的田野，還有高8米的250米的樹(shù)3.00.424有小村莊、小城市或高灌木樹(shù)的粗糙不平的田野3.50.618一個(gè)有密集建筑群的中間城市4.01.613有密集園區(qū)但房子高的大城市地區(qū)在確定特定地區(qū)的地面粗糙度等級(jí)時(shí)，如果沒(méi)有實(shí)測(cè)資料，可以從建筑學(xué)上近似如下原理，這種原理同樣適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)領(lǐng)域。1.以擬建住宅為中心，以2公里為半徑的風(fēng)向半圓的影響范圍內(nèi)的房屋高度和密度來(lái)區(qū)分粗糙度類別，風(fēng)向原則上應(yīng)基于該地區(qū)最強(qiáng)的風(fēng)向，但其優(yōu)勢(shì)風(fēng)向也是可取的；2.按半圓影響范圍內(nèi)建筑的平均高度分割粗糙類別。平均高度大于9米的b類；平均高度大于9m但不大于18m的c類；平均高度大于18m的d類；3.影響范圍內(nèi)不同高度的區(qū)域由以下原則決定：當(dāng)每個(gè)建筑向外延伸的距離等于該高度的區(qū)域內(nèi)的高度與不同的高度相交時(shí)，重疊部分的高度較大。4.平均高度面積面積按權(quán)重計(jì)算。地面粗糙度對(duì)風(fēng)速的影響范圍如下圖所示。圖5地面粗糙度對(duì)風(fēng)速的影響范圍照片版權(quán)公告：照片來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)，版權(quán)歸原作者所有。http:/www . /windsk/rauigkeitklassen . htm參考文獻(xiàn)：1 . www . wind-