地面粗糙度等级及其对风速的影响_第1页
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地面粗糙度水平及其对风速的影响空气不仅受流动过程中气压梯度力和地方方向力的作用，而且受到接近地面1.5公里的地面大气中地面障碍物的影响，气象学上1.5公里以下的气体层称为摩擦层。在摩擦层中，空气通过粗糙不平的地面，受到摩擦的影响，空气流动的速度，即风速可能越来越小。由于表面的粗糙程度不同，作用于空气的摩擦力大小也不同，风速减少的程度也不同，地面粗糙度越大，作用于空气的摩擦力也越大，风速也相应减少。在风力发电机和建筑学等领域，地面粗糙度分为四类：a、b、c和d。每种类型对应的表面条件如下：a类表示近海、岛屿、海岸、湖泊海岸和沙漠地区。b类是指田野、农村、丛林、丘陵和住宅相对稀少的中小城市郊区；c类表示具有密集园区的中间城市城市。d类表示有密集建筑群，但房子高的大城市。图1 a类图2 b类图3类c图4类d对于地面粗糙度的定量分析，粗糙度长度(用于性质整个湍流中表面粗糙度的特征长度参数：m)Z0测量介于0到2m之间的值的地面粗糙度。与地面粗糙度等级值对应的粗糙度长度值，以及能量指数和指标特性，见表1。表1:地面粗糙度等级和粗糙度长度(来自德国风能协会)粗糙度等级粗糙度长度Z0 m能源指数(百分比)指标特性00.0002100海，湖0.50.002473像机场跑道一样宽敞平坦1.00.0352开阔的原野上没有围墙、树木等，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，但也可能有超过1公里的灌木、树等田野2.00.139有些房子和高超过8米或500米的灌木、树等的田野2.50.231有很多像房子、灌木和植物的田野，还有高8米的250米的树3.00.424有小村庄、小城市或高灌木树的粗糙不平的田野3.50.618一个有密集建筑群的中间城市4.01.613有密集园区但房子高的大城市地区在确定特定地区的地面粗糙度等级时，如果没有实测资料，可以从建筑学上近似如下原理，这种原理同样适用于风力发电机领域。1.以拟建住宅为中心，以2公里为半径的风向半圆的影响范围内的房屋高度和密度来区分粗糙度类别，风向原则上应基于该地区最强的风向，但其优势风向也是可取的；2.按半圆影响范围内建筑的平均高度分割粗糙类别。平均高度大于9米的b类；平均高度大于9m但不大于18m的c类；平均高度大于18m的d类；3.影响范围内不同高度的区域由以下原则决定：当每个建筑向外延伸的距离等于该高度的区域内的高度与不同的高度相交时，重叠部分的高度较大。4.平均高度面积面积按权重计算。地面粗糙度对风速的影响范围如下图所示。图5地面粗糙度对风速的影响范围照片版权公告：照片来自互联网，版权归原作者所有。http:/www . /windsk/rauigkeitklassen . htm参考文献：1 . www . wind-
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