破解“妖风”之谜.doc

破解“妖风”之谜破解“妖风”之谜德清实验学校501班 许涵飞一、 前言 暑假去表哥家里玩，表哥搬了新家，小区里都是崭新的高楼大厦。一天吃完晚饭我和表哥下楼玩，已经快六点了，可太阳还是热辣辣的，一丝风也没有，气温肯定40度以上。表哥挑了一块背阳的空地，才玩了十几分钟，我们就已经汗流浃背。正玩着呢，当我的滑板经过一个路口时，忽然一阵凉风吹来，我不禁激灵灵打了个寒颤，差点儿从滑板上掉下去，风又大又凉，我浑身鸡皮疙瘩都起来了。可是环顾四周，花草树木却纹丝不动，正纳闷呢，表哥急匆匆过来拉上我就走，神秘兮兮地告诉我：“这是妖风,吹不得！”见我半信半疑的样子，表哥接着说：“你别不信，我外婆说的，如果妖风上身，准要生病！”。晚上回到家，我越想越奇怪，我可不信什么妖魔鬼怪，任何事情都应该有一个合理的科学解释，我准备去解开这个“妖风”之谜。二、 解密”妖风” 第二天，我又来到那个路口，根据实际情况画了如下的示意图：小区的最南面是一大块绿地,接着是二层楼高的几栋排屋，再后面就是十六层高的小高层。吹“妖风”的那个路口其实是一块绿化带，大概有六、七米宽十几米长，而且据我观察一般在午后“妖风”开始有明显感觉，一阵一阵的很像山上吹的山风。实地勘测完毕，我拿着第一手资料坐在电脑旁开始寻找答案。经过一个多小时的比对、查找，我终于找到了答案，所谓的“妖风”其实是由于 “峡谷效应”引起的气象学中一种空气流通的现象。“峡谷效应”也叫狭管效应，指的是地形的狭管作用，当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大。当流出峡谷时，空气流速又会减缓。这种地形峡谷对气流的影响，称为“狭管效应”。由狭管效应而增大的风，称为峡谷风，而另一种通俗的说法叫做“穿堂风”。而表哥的小区环境刚好形成“峡谷效应”：南面一大片绿地和低矮的排楼形成一片开阔地，后面屹立的小高层却阻挡了空气的流通，于是两幢小高层的间隙提供流通通道使大气快速通过，就形成了“妖风”。不过表哥说的也没错，如果身体素质不好，经常吹过堂风，轻者容易感冒，严重的容易患风湿，更有甚者会导致身体瘫痪等病症。 我长长地舒了口气，正想为找到了答案庆祝一下，一个念头冒了出来，表哥家住在十五层，如果南北窗对开也能形成“穿堂风”，为什么风却没那么大，“穿堂风”的大小和什么有关呢？我急忙再次上网查找，可怎么也找不到答案，我想还是自己做实验寻找吧，于是我动手制作了模型进行了下面的实验。三、实验过程一、实验准备：实验目的：研究影响“穿堂风”大小的因素实验器材：纸板箱、电风扇、自制风速仪实验方法：由于“穿堂风”是由狭管效应引起的，所以我认为“狭管”的大小、形状是影响风力大小的主要原因。为了验证我的想法,我准备了两个相同的纸板箱用于模拟小区的楼房,稳定的风源用家里的电风扇就可以了,风速仪是个问题,因为要测出风速没有专业设备是不可能的,这可怎么办？忽然我灵机一动，我如果能测出风力的变化就可以知道大小、形状的变化对风速的影响，这样的话没有准确数据也没问题。那怎样才能测出风力的变化呢？我马上想到了小时候玩的风车，加上几个纸杯,只要在其中一个纸杯上做点记号，纪录风车转动的圈数不就可以知道风力的变化了吗！一切就绪，我立刻开始实验。 真实的风速仪和我自制的风速仪对比图二、 实验数据： 电风扇离开风速仪一米距离，通过改变两个纸板箱间隔距离、形状，测试风速变化。1、 狭管大小对风速的影响间隔大小风扇风力风速（圈/分钟）备注无间隔一档（慢）28三档（快）30.526cm一档（慢）35与风扇同宽三档（快）4914cm一档（慢）43风扇一半宽三档（快）607cm一档（慢）48风扇1/4宽三档（快）68实验启示：狭管效应对风速的加大效果十分明显，而且风力越大、通道越窄，狭管效应越明显，风速增强的幅度也越大。所以当台风来临时，经过狭管效应放大后最多可以增强一倍多。不过实验中当间隔小于7cm或大于26cm以后，狭管效应就开始减弱了，这说明并不是有了通道就会产生狭管效应，当通道足够宽或窄，狭管效应就会消失，所以建筑房屋的叔叔阿姨们如果可以注意这一点那么就可以大大减轻自然灾害对建筑物的破坏。2、 狭管形状对风速的影响形状风扇风力风速（圈/分钟）备注不封闭通道三档（快）68封闭通道三档（快）75通道上面加盖形成封闭通道双通道三档（快）63封闭通道用板隔成上下两个通道正喇叭口状三档（快）51喇叭口正对风扇反喇叭口状三档（快）静止但抖动喇叭口反对风扇实验启示：形成封闭通道后，风速明显加大，这让我突然想到了火箭发射，火箭的尾部有一段很细的部分然后再变大，一定也是运用了狭管效应让燃料加速流出加大发射时的动力。不过通道的数量增加却减缓了狭管效应的影响，这应该对减小狭管效应的破坏有一定的帮助。反喇叭口状竟然让风速仪静止不动让我惊讶不已，调整反喇叭口的大小风速仪要么缓缓地动下要么索性反方向转动，手放在风口发现风力很大，但是很凌乱，我估计是由于反喇叭口形状的特殊性，形成了大小一样的交叉风，所以造成风速仪静止但抖动的情况。三、实验小结： 实验证明狭管效应可以明显加大风速，当形成上下密封的通道并且足够窄（相对于形成通道的物体而言）时，风速可以加大到原本的一倍还多，所以走廊、过道的“穿堂风”比房间里窗户对开形成的“穿堂风”要大就是这个道理。而且经过观察我发现这个原理不但对风有效，对所有的流体都有效，我查看了一些水力发电站的照片，比如三峡、新安江等水利工程，在建坝的地方河道都是忽然变窄以加大水流速度提高发电效率也是利用了狭管效应。实验完成了，我突发奇想，既然“穿堂风”能引起空气流通的变化，那建造房屋的时候人为地形成“峡谷效应”，加快房屋周边空气的流通，是否能降低室内的温度，从而达到节能环保的目的呢？我立刻着手进行下一个实验。四、拓展实验一、实验准备：实验目的：研究运用“峡谷效应”能否降低室内的温度实验器材：纸板箱、电风扇、电吹风、温度器、秒表实验方法：此实验需要模拟房屋在增加狭管装置时室内温度的变化情况，所以我准备了一个纸板箱模拟房屋，纸板箱上开一小口，用保鲜膜覆盖密封，用它来观察里面温度器的变化情况，再用电吹风往里面吹热风使其达到一定温度，测试有无狭管装置及狭管装置放置位置对小纸板箱内温度的影响。二、实验数据：放置位置风扇风力温度区间（室温20度）耗用时间无狭管装置三档（快）31度降到25度13分25秒上部有狭管装置三档（快）31度降到25度13分22秒左右有狭管装置三档（快）31度降到25度13分20秒下部有狭管装置三档（快）31度降到25度9分42秒三、实验小结：实验结果让我欣喜万分，安装了狭管装置对室温的变化有显著的影响，特别是安装在底部效果特别明显。那么我们在建造房屋的时候，特别是大的厂房、会堂时，如果在底部安装特殊的狭管装置，运用狭管效应加快空气流通就可以有效降低室内温度，夏天的时候完全可以减少空调的使用，做到节能减排。五、 实验总结 经过几天的调查研究，我对“狭管效应”及由此形成的“过堂风”有了一定的了解，总的来说，由于狭管效应可以加大风、流体的速度，当自然灾害发生时，例如台风、山洪暴发，会放大灾害的影响力，所以做城市规划、建造的叔叔阿姨们一定要重视狭管效应的破坏力，特别现在温室效应造成自然灾害频发，我们更不能由于人为的原因加大了灾害的破坏力。不过，从另一个方面看，如果利用的好，狭管效应是能够改善我们的生活，节能减排从而减缓温室效应对地球的破坏，例如在建筑物周边增加狭管装置加速空气流通，水利发电站利用狭管效应可以提高发电效率等等，而且我想现在提倡使用清洁能源，如果可以在山区的峡谷里安装风力发电机是不是可以让那些贫穷偏远的山区也能用上电，看上电视呢！六