风速与风压的换算关系及各级风速的自然表现
P = pV^2/2
式中:P——风压,Pa ; p——空气密度,1.205 kg/m^3(20摄氏度时);V——风速,m/s。
风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。
根据伯努利方程得出的风-压关系,风的动压为
wp=0.5•ro•v² (1)
其中wp为风压[kN/m²],ro为空气密度[kg/m³],v为风速[m/s]。
由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为r=ro•g, 因此有 ro=r/g。
在(1)中使用这一关系,得到
wp=0.5•r•v²/g (2)
此式为标准风压公式。
在标准状态下(气压为1013 hPa, 温度为15°C), 空气重度r=0.01225 [kN/m³]。
纬度为45°处的重力加速度g=9.8[m/s²], 我们得到wp=v²/1600 (3)
此式为用风速估计风压的通用公式。
应当指出的是,空气重度和重力加速度随纬度和海拔高度而变。
一般来说,r/g 在高原上要比在平原地区小,也就是说同样的风速在相同的温度下,其产生的风压在高原上比在平原地区小。
现在我们将风速代入(3), 10 级大风相当于 24.5-28.4m/s, 取风速上限
28.4m/s, 得到风压wp=0.5 [kN/m瞉, 相当于每平方米广告牌承受约51千克力。
风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。
一般根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象,把风力的大小分为13个等级,最小是0级,最大为12级。
其口诀:
0级静风,风平浪静,烟往上冲。
1级软风,烟示方向,斜指天空。
2级轻风,人有感觉,树叶微动。
3级微风,树叶摇动,旗展风中。
4级和风,灰尘四起,纸片风送。
5级清风,塘水起波,小树摇动。
6级强风,举伞困难,电线嗡嗡。
7级疾风,迎风难行,大树鞠躬。
8级大风,折断树枝,江湖浪猛。
9级烈风,屋顶受损,吹毁烟囱。
此外,根据需要还可以将风力换算成所对应的风速,也就是单位时间内空气流动
的距离,用米/秒表示,其换算口诀供参考:二是二来一是一,三级三上加个一。
四到九级不难算,级数减二乘个三。
十到十二不多见,牢记十级就好办。
十级风速二十七,每加四来多一级。
即:一级风的风速等于1米/秒,二级风的风速等于2米/秒。
三级风的风级上加1,其风速等于4米/秒。
四到九级在级数上减去2再乘3,就得到相应级别的风速。
十至十二级的风速算法是一样的,十级风速是27米/秒,在此基础上加4
得十一级风速31米/秒,再加4得十二级风速35米/秒。
级现象米/秒
1 烟能表示风向。
0.3~1.5
2 人面感觉有风,树叶微动。
1.6~3.3
3 树叶及微技摇动不息,旌旗展开。
3.4~5.4
4 能吹起地面灰尘和纸张,树的小枝摇动。
5.5~7.9
5 有叶的小树摇摆,内陆的水面有小波。
8.0一10.7
6 大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难。
10.8~13.8
7 全树动摇,迎风步行感觉不便。
13.9~17.l
8 微枝折毁,人向前行感觉阻力甚大。
17.2~20.7
9 草房遭受破坏,大树枝可折断。
20.8~24.4
10 树木可被吹倒,,一般建筑物遭破坏。
24.5~28.4
11 陆上少见,大树可被吹倒,一般建筑物遭严重破坏。
28.5~32.6
12 陆上绝少,其催毁力极大。
32.7~36.9
13 37.0~41.4
14 41.5~46.1
15 46.2—50.9
16 51.0~56.0
17 56.1—61.2。