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。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，记为w。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。设为作用于小段左端的压力，则作用于小段右端近压力气幕的压力为。dlw1dA(w1+dw1)dA以顺流向的压力为正，作用于小段上的合力为，该合力应等于小段的气流质量M与顺流向加速度a的乘积，即。由此式可得，注意到，代入前式得，而方程的解为。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时，代入方程的；而当风速为v时，则，因此，此式即为风速与风压的关系公式，其中为空气单位体积的重力，g为重力加速度。在气压为101.325kPa、常温15和绝对干燥的情况下，=0.012018，在纬度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。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，各地的值均为相同。风级、风速和风压对照表风级名称风速（km/h）风压陆地地面物体征象海面状态0无风11732.7-36.966.42-85.1陆上极少见,摧毁力极大海浪滔天地区地点海拔高度(m) 地区地点海拔高度(m)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843.91/1820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酒泉1478.21/1890柳州97.61/1750毕节1510.61/1950南宁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41.61/1640茶卡3087.61/2250北京52.31/1820昌都3176.41/2550济南55.11/1610拉萨3658.01/2600哈尔滨145.11/1630日喀则3800.01/2650萍乡167.11/1630五道梁4612.21/2620长春215.71/1630各地风压系数值