风压与风速的关系

1、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wb ,气流冲击结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，设为Wm。则结构物受气流冲击的最大压力强度为Wm - Wb ,此即工程上所定义的风压，记建筑物流向小股气流一 T W= 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,取流线中任一小段dl,如图所示。设W1为作用于小段左端的压力，则作用于小

2、段右端近压力 气幕的压力为W1 +dW1 。WidA(wi+d Wi)dAdlI I以顺流向的压力为正， 作用于小段上的合力为 W|dA-(w1+dw1)dA =-dw1dA，该合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-dw1dA = Ma= PdAdl。由dt dv此式可碍 -dw1 = Pdl ，注意到 dl = vdt,代入前式得 dw1 = -Pvdv ,而方程的解为 dt1 、2 ，一，wi =-一 Pv +c。此式称为伯努利万程，其中 c为常数。从该万程可以看出，气流在您动 2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=01-2

3、时，wi=wm,代入万程的 c=wm；而当风速为 v时，w = wb，则 wb = wm = - 一 Pv ,211因此，w =wm -wb = Pv = v2，此式即为风速与风压的关系公式，其中V为空气单22 g位体积的重力，g为重力加速度。在气压为101.325kPa、常温15C和绝对干燥的情况下，丫 =0.012018 kN/m3 ,在纬度45处，海平面上的重力加速度为g=9.8m/s2 ,代入前式得此条件下的风压公式为20.012018 2 v2 一 2w = v =v =kN/ m 。2g 2 9.81630由于各地地理位置不同，因而7和g值不同。在自转的地球上， 重力加速度g不仅随

4、高y2g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 均为相同。风级、风速和风压对照表风级名称风速(km/h)风压2 (kg/m )210N/m陆地地面物体征象海面状态0无风<10-0.20-0.0025静静1软风1-50.3-1.50.0056-0.014烟能表小方向，但风向标不动微波2轻风6-111.6-3.30.016-0.68人面感觉有风，风向标转动小波3微风12-193.4-5.40.72-1.82树叶及微 枝摇动不 息，旌旗展 开小波4和风20-285.5-7.91.89-3.9能吹起地面纸张与灰尘轻浪5清风29-388.0-10.74-7.1

5、6有叶的小 树摇摆中浪6强风39-4910.8-13.87.29-11.9小树枝摇动，电线呼呼响大浪7疾风50-6113.9-17.112.08-18.28全树摇动，迎风步行不便巨浪8大风62-7417.2-20.718.49-26.78微枝折毁， 人人前行 阻力甚大狂浪9烈风75-8820.8-24.427.04-37.21建筑物有 小损狂涛10狂风89-10224.5-28.437.52-50.41可拔起树来，损坏建筑物狂涛11暴风103-11728.5-32.650.77-66.42陆上少见，有则必有广泛破坏狂涛12飓风>11732.7-36.966.42-85.1陆上极少见,摧毁

6、力极大海浪滔天各地风压系数Y/2g值地区地点海拔高度(m)Y/2g地区地点海拔高度(m)v/2g东南沿海青岛77.01/1710内陆承德375.21/1650南京61.51/1690西安416.01/1689上海5.01/1740成都505.91/1670杭州7.21/1740伊宁664.01/1750温州6.01/1750张家口712.31/1770福州88.41/1770遵义843.9r 1/1820永安208.31/1780乌鲁木齐850.51/1800广州6.31/1740贵阳1071.21/1900韶关68.71/1760安顺1392.91/1930海口17.61/1740洒泉1478.2P 1/1890柳州97.61/1750毕节1510.61/1950南丁123.21/1750昆明1891.31/2040天津16.01/1670大理1990.51/2070内陆汉口22.81/1610华山2064.91/2070徐州34.31/1660五台山2895.81/2140沈阳41.6 :1/1640茶卡3087.6P 1/2250北京52.31/1820昌都3176