地面粗糙度等級及其對風速的影響VIP

地面粗糙度水平及其對風速的影響空氣不僅受流動過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，空氣通過粗糙不平的地面，受到摩擦的影響，空氣流動的速度，即風速可能越來越小。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，風速也相應(yīng)減少。在風力發(fā)電機和建筑學(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對于地面粗糙度的定量分析，粗糙度長度(用于性質(zhì)整個湍流中表面粗糙度的特征長度參數(shù)：m)Z0測量介于0到2m之間的值的地面粗糙度。與地面粗糙度等級值對應(yīng)的粗糙度長度值，以及能量指數(shù)和指標特性，見表1。表1:地面粗糙度等級和粗糙度長度(來自德國風能協(xié)會)粗糙度等級粗糙度長度Z0 m能源指數(shù)(百分比)指標特性00.0002100海，湖0.50.002473像機場跑道一樣寬敞平坦1.00.0352開闊的原野上沒有圍墻、樹木等，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1公里的灌木、樹等田野2.00.139有些房子和高超過8米或500米的灌木、樹等的田野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3.00.424有小村莊、小城市或高灌木樹的粗糙不平的田野3.50.618一個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)的地面粗糙度等級時，如果沒有實測資料，可以從建筑學(xué)上近似如下原理，這種原理同樣適用于風力發(fā)電機領(lǐng)域。1.以擬建住宅為中心，以2公里為半徑的風向半圓的影響范圍內(nèi)的房屋高度和密度來區(qū)分粗糙度類別，風向原則上應(yīng)基于該地區(qū)最強的風向，但其優(yōu)勢風向也是可取的；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：當每個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，重疊部分的高度較大。4.平均高度面積面積按權(quán)重計算。地面粗糙度對風速的影響范圍如下圖所示。圖5地面粗糙度對風速的影響范圍照片版權(quán)公告：照片來自互聯(lián)網(wǎng)，版權(quán)歸原作者所有。http:/www . /windsk/rauigkeitklassen . htm參考文獻：1 . www . wind-