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[航空航天]风压与风速的关系

[航空航天]风压与风速的关系[航空航天]风压与风速的关系风压与风速的关系当风以一定的速度向前运动遇到阻塞时，将对阻塞物产生压力，即风压。设速度为v的一定截面的气流冲击面积较大的结构物时，由于受到阻碍，气流改成向 w四周外围扩散，形成压力气幕，如下图所示。如果气流原先的压力强度为，气流冲击结b 构物后速度逐渐减小，其截面中心一点的速度减小至零时，在该点处产生的最大气流压强， ww,w设为。则结构物受气流冲击的最大压力强度为，此即工程上所定义的风压，记mbm 为w。流向高压气幕建筑物小股气流压力线 2w=,v/2 风压的产生为求...

[航空航天]风压与风速的关系风压与风速的关系当风以一定的速度向前运动遇到阻塞时，将对阻塞物产生压力，即风压。设速度为v的一定截面的气流冲击面积较大的结构物时，由于受到阻碍，气流改成向 w四周外围扩散，形成压力气幕，如下图所示。如果气流原先的压力强度为，气流冲击结b 构物后速度逐渐减小，其截面中心一点的速度减小至零时，在该点处产生的最大气流压强， ww,w设为。则结构物受气流冲击的最大压力强度为，此即工程上所定义的风压，记mbm 为w。流向高压气幕建筑物小股气流压力线 2w=,v/2 风压的产生为求得风压w与风速v的关系，设气流每点的物理量不变，略去微小的位势差影响， w取流线中任一小段dl,如图所示。设为作用于小段左端的压力，则作用于小段右端近压力1 wdw，气幕的压力为。 11 wdA (w+dw)dA 111 dl wdAwdwdAdwdA,，,,()以顺流向的压力为正，作用于小段上的合力为，该合1111 dv力应等于小段的气流质量M与顺流向加速度a的乘积，即。由,,,,dwdAMadAdl1dt dvdwvdv,,,此式可得，注意到，代入前式得，而方程的解为,,,dwdldlvdt,11dt 12。此式称为伯努利方程，其中c为常数。从该方程可以看出，气流在运动,,，,wvc12 过程中，其本身压力随流速变化而变化，流速快，则压力小;而流速慢，则压力大。当v=0 12ww,cw,ww,时，，代入方程的;而当风速为v时，，则，wwv,,,,1mm1bbm2 11,22wwwvv,,,,因此，，此式即为风速与风压的关系公式，其中为空气单,,mbg22 位体积的重力，g为重力加速度。 3kNm在气压为101.325kPa、常温15和绝对干燥的情况下，=0.012018，在纬C, 2ms度45处，海平面上的重力加速度为g=9.8，代入前式得此条件下的风压公式为 2,0.012018v222wvvkNm,,,。 229.81630g，由于各地地理位置不同，因而和g值不同。在自转的地球上，重力加速度g不仅随高, ,度变化，还随纬度变化。而空气重度与当地气压、气温和湿度有关。以此，各地的值,2g均为相同。风级、风速和风压对照表风压风速陆地地面2风级名称海面状态 10N/m2(kg/m)(km/h) 物体征象 0 无风 <1 0-0.2 0-0.0025 静静烟能表示1 软风 1-5 0.3-1.5 0.0056-0.014 方向，但风微波向标不动人面感觉2 轻风 6-11 1.6-3.3 0.016-0.68 有风，风向小波标转动树叶及微枝摇动不3 微风 12-19 3.4-5.4 0.72-1.82 小波息，旌旗展开能吹起地4 和风 20-28 5.5-7.9 1.89-3.9 面纸张与轻浪灰尘有叶的小5 清风 29-38 8.0-10.7 4-7.16 中浪树摇摆小树枝摇6 强风 39-49 10.8-13.8 7.29-11.9 动，电线呼大浪呼响全树摇动，7 疾风 50-61 13.9-17.1 12.08-18.28 迎风步行巨浪不便微枝折毁，8 大风 62-74 17.2-20.7 18.49-26.78 人向前行狂浪阻力甚大建筑物有9 烈风 75-88 20.8-24.4 27.04-37.21 狂涛小损可拔起树10 狂风 89-102 24.5-28.4 37.52-50.41 来，损坏建狂涛筑物陆上少见，11 暴风 103-117 28.5-32.6 50.77-66.42 有则必有狂涛广泛破坏陆上极少12 飓风 >117 32.7-36.9 66.42-85.1 见,摧毁力海浪滔天极大各地风压系数值 ,2g 海拔高度 ,2g,2g地区地点海拔高度(m) 地区地点 (m) 青岛 77.0 1/1710 承德 375.2 1/1650 南京 61.5 1/1690 西安 416.0 1/1689 上海 5.0 1/1740 成都 505.9 1/1670 杭州 7.2 1/1740 伊宁 664.0 1/1750 温州 6.0 1/1750 张家口 712.3 1/1770 东福州 88.4 1/1770 遵义 843.9 1/1820 南永安 208.3 1/1780 乌鲁木齐 850.5 1/1800 沿广州 6.3 1/1740 贵阳 1071.2 1/1900 海韶关 68.7 1/1760 安顺 1392.9 1/1930 海口 17.6 1/1740 酒泉 1478.2 1/1890 内柳州 97.6 1/1750 毕节 1510.6 1/1950 陆南宁 123.2 1/1750 昆明 1891.3 1/2040 天津 16.0 1/1670 大理 1990.5 1/2070 汉口 22.8 1/1610 华山 2064.9 1/2070 徐州 34.3 1/1660 五台山 2895.8 1/2140 沈阳 41.6 1/1640 茶卡 3087.6 1/2250 北京 52.3 1/1820 昌都 3176.4 1/2550 内陆济南 55.1 1/1610 拉萨 3658.0 1/2600 哈尔滨 145.1 1/1630 日喀则 3800.0 1/2650 萍乡 167.1 1/1630 五道梁 4612.2 1/2620 长春 215.7 1/1630

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