Профиль журнала ветер является пол-эмпирическое соотношение обычно используется для описания вертикального распределения горизонтальных скоростей ветра среднего в самой нижней части планетарного пограничного слоя . Отношения хорошо описаны в литературе. [1]
Логарифмический профиль скорости ветра , как правило , ограничен до минимума 100 м атмосферы (т.е. поверхностного слой из пограничного слоя атмосферы ). Остальная часть атмосферы состоит из оставшейся части пограничного слоя планеты (примерно до 1000 м) и тропосферы или свободной атмосферы. В свободной атмосфере следует использовать зависимости геострофического ветра.
Определение
Уравнение для оценки средней скорости ветра () на высоте (метров) над землей находится:
где - скорость трения (мс −1 ),- постоянная Кармана (~ 0,41), - смещение нулевой плоскости (в метрах), - шероховатость поверхности (в метрах), аэто член стабильности, где- длина Обухова из теории подобия Монина-Обухова . В условиях нейтральной устойчивости а также выпадает, и уравнение упрощается до
.
Смещение в нулевой плоскости () - высота в метрах над землей, при которой достигается нулевая скорость ветра из-за препятствий потоку, таких как деревья или здания. Это может быть аппроксимировано как 2 / 3 до 3 / 4 от средней высоты препятствий. [2] Например, при оценке ветра над пологом леса высотой 30 м смещение в нулевой плоскости можно оценить как d = 20 м.
Длина шероховатости () является корректирующей мерой для учета влияния шероховатости поверхности на поток ветра. То есть значение длины шероховатости зависит от местности. Точное значение является субъективным, и ссылки указывают на диапазон значений, что затрудняет определение окончательных значений. В большинстве случаев ссылки представляют собой табличный формат со значениемданы для определенных описаний местности. Например, для очень ровной местности (снег, пустыня) длина неровностей может находиться в диапазоне от 0,001 до 0,005 м. [2] Аналогичным образом, для открытой местности (пастбища) типичный диапазон составляет 0,01-0,05 м. [2] Для пахотных земель и кустарников / лесов диапазоны составляют 0,1-0,25 м и 0,5-1,0 м соответственно. При оценке ветровых нагрузок на конструкции местность может быть описана как пригородная или густонаселенная, для которых диапазоны обычно составляют 0,1-0,5 м и 1-5 м соответственно. [2]
Чтобы оценить среднюю скорость ветра на одной высоте () на основании того, что в другом () формула изменилась бы, [2]
,
где средняя скорость ветра на высоте .
Пределы
Профиль бревенчатого ветра обычно считается более надежным средством оценки средней скорости ветра, чем закон мощности профиля ветра в самых нижних 10–20 м пограничного слоя планеты. Между 20 м и 100 м оба метода могут дать разумные прогнозы средней скорости ветра в нейтральных атмосферных условиях. От 100 м до верхней границы атмосферного пограничного слоя степенной закон дает более точные прогнозы средней скорости ветра (при нейтральных атмосферных условиях). [3]
Обсуждавшееся выше допущение о нейтральной атмосферной стабильности является разумным, когда средняя часовая скорость ветра на высоте 10 м превышает 10 м / с, когда турбулентное перемешивание преобладает над атмосферной нестабильностью. [3]
Приложения
Логарифмические профили ветра генерируются и используются во многих моделях рассеивания атмосферных загрязнений . [4]
Смотрите также
Рекомендации
- Перейти ↑ Oke, TR (1987). Климат пограничного слоя . Метуэн.
- ^ а б в г д Холмс Дж. Д .. Ветровая нагрузка конструкций. 3-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press; 2015 г.
- ^ а б Кук, штат Нью-Джерси (1985). Руководство проектировщика по ветровому нагружению строительных конструкций: Часть 1 . Баттервортс.
- ^ Бейчок, Милтон Р. (2005). Основы диспергирования дымовых газов (4-е изд.). автор-опубликовано. ISBN 0-9644588-0-2.