氣流的測量教材

氣流的測量風向風速儀風速表和風向標風杯風速計和風向標風杯風速計和風向標螺旋漿式風速風向計超聲風速儀＆1概述一、基本知識

1.風：大氣相對地面運動的水平分量叫作風。

2.風速：單位時間氣流運動距離叫做風速。

3.風向：風的來向，共計16個方位。二、為什么測風？三、測風儀器

1.臺站：EL電接風向風速計、手持風向風速計、雷達測風、氣球測風；

2.研究：超聲風速計、熱線風速儀、氣球測風；平均值：一定時段內(nèi)的平均瞬時值：相當短的取樣時段內(nèi)平均天氣報告中的風速指2min中的平均風速風向用16個方位表示當風速低于0.25m/s時稱為靜風。風級的劃分標準16個方位＆2風向的測量原理1.風向標及風向測量風向標由指向桿、平衡重錘、旋轉(zhuǎn)軸和風尾組成。增加靈敏度：減少軸摩擦、加大尾翼、加長后桿。對風向標的結(jié)構(gòu)和造型主要考慮：

1.靈敏性：有良好的起動性能。

2.動態(tài)特性：有良好的動態(tài)性能，迅速跟蹤風向變化。結(jié)構(gòu)風尾指向桿平衡重錐旋轉(zhuǎn)主軸原理測風向原理為在風壓力和空氣阻尼的共同作用下趨向?qū)嶋H風向。＆3旋轉(zhuǎn)風速計原理旋轉(zhuǎn)風杯風速計的感應(yīng)原理一般由三個半球型的空心杯殼組成,杯殼固定在互成120度的支架上,杯的凹面順著一個方向排列,支架固定在垂直的旋轉(zhuǎn)軸上。

在穩(wěn)定的風力作用下,風杯受到扭力矩而開始旋轉(zhuǎn),它的轉(zhuǎn)速與風速成一定關(guān)系。風車（螺旋槳）風速計的感應(yīng)原理

在風向尾翼的作用下，葉片旋轉(zhuǎn)平面始終對準風的來向。葉片系統(tǒng)受到風壓的作用，產(chǎn)生一定的扭力矩，使葉片旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速與外界風速成正比。

常見形式：風杯風速計風車風速計和旋槳式風速計EL型電接風向風速計結(jié)構(gòu)感應(yīng)器指示器記錄器安裝檢查設(shè)備安裝于10~12m高桿，附避雷裝置感應(yīng)器中軸垂直，方位指南桿指南輕便風向風速表＆4散熱式風速計原理一、熱線風速計其中：Rt為加熱后金屬絲阻值；t為金屬絲溫度；

Rθ為金屬絲在環(huán)境溫度下阻值；θ：環(huán)境溫度。

被加熱的金屬絲在氣流中散熱，它的散熱率與風速的大小有密切的關(guān)系，利用這一特性可制成測量風速的儀器。電流提供的熱功率為：在風速v的氣流中，一根垂直于氣流的金屬絲的散熱率為：其中：A：分子散熱作用，Bv1/2：氣流作用，t-θ：熱線與氣溫的差。當v較大時，可忽略分子散熱作用項A，且熱交換達到平衡時，則：＆5、超聲風速儀聲學風速儀原理聲波在大氣中傳播與空氣的溫度、風速有關(guān)。靜止空氣中的聲速為Tsv：聲學絕對虛溫式中e為水汽壓；P為大氣壓力；氣溫20℃時，干空氣中聲速343.5m/s.

由左圖，當順風發(fā)射時假設(shè)氣流速度為v的三個分量為vx、vy、vz，聲波從坐標原點到達某一位相面（x,y,z)所需的時間為t時，則有：設(shè)y和z等于零，等位相面到達點(d,0,0)和點(-d,0,0)的時間為t1和t2.當逆風發(fā)射時同理,y方向的風速分量vy的計算式為:（8.61）同理,z方向的風速分量vz的計算式為:（8.62）

通常超聲風速儀有三組測風探頭,以測量x,y,z三個風速分量。超聲風速儀響應(yīng)速度很快,可每秒測量20次,測量范圍可從0.01-30米/秒。

復(fù)習思考題1.掌握概述中的主要內(nèi)容2.風向標的主要結(jié)構(gòu)3