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w1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w1 dw1。

以顺流向的压力为正，作用于小段上的合力为w1dA (w1 dw1)dA dw1dA，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 dw1dA Ma dAdl此式可得 dw1 dl

dv

。由dt

dv

，注意到dl vdt，代入前式得dw1 vdv，而方程的解为dt

1

w1 v2 c。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

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=0时，w1 wm，代入方程的c wm；而当风速为v时，w1 wb，则wb wm 因此，w wm wb

12 v，2

121 2 v v，此式即为风速与风压的关系公式，其中 为空气单22g

位体积的重力，g为重力加速度。

3

在气压为101.325kPa、常温15C和绝对干燥的情况下， =0.012018kNm，在纬

度45处，海平面上的重力加速度为g=9.8s，代入前式得此条件下的风压公式为

2

0.0120182v2

w v v kNm2。

2g2 9.81630

2

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，各地的均为相同。

值2g

风级、风速和风压对照表

各地风压系数 2g值

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