Профиль ветра журнала - Log wind profile

В бревенчатый профиль ветра представляет собой полуэмпирическое соотношение, обычно используемое для описания вертикального распределения горизонтальных средних скоростей ветра в самой нижней части планетарный пограничный слой. Отношения хорошо описаны в литературе.^[1]

В логарифмический профиль скорости ветра обычно ограничивается нижними 100 м атмосферы (т. е. поверхностный слой из пограничный слой атмосферы ). Остальная часть атмосферы состоит из оставшейся части планетарного пограничного слоя (примерно до 1000 м) и тропосферы или свободной атмосферы. В свободной атмосфере следует использовать зависимости геострофического ветра.

Определение

Уравнение для оценки средней скорости ветра (${displaystyle u_{z}}$) на высоте ${displaystyle z}$ (метров) над землей находится:

${displaystyle u_{z}={frac {u_{*}}{kappa }}left[ln left({frac {z-d}{z_{0}}}ight)+psi (z,z_{0},L)ight]}$

куда ${displaystyle u_{*}}$ это скорость трения (РС⁻¹), ${displaystyle kappa }$ это Константа фон Кармана (~0.41), ${displaystyle d}$ - смещение нулевой плоскости (в метрах), ${displaystyle z_{0}}$ это шероховатость поверхности (в метрах) и ${displaystyle psi }$ это стабильность срок, где ${displaystyle L}$ это Обуховская длина из Теория подобия Монина-Обухова. Под нейтральная стабильность условия, ${displaystyle z/L=0}$ и ${displaystyle psi }$ выпадает, и уравнение упрощается до

${displaystyle u_{z}={frac {u_{*}}{kappa }}left[ln left({frac {z-d}{z_{0}}}ight)ight]}$.

Смещение в нулевой плоскости (${displaystyle d}$) - высота в метрах над землей, при которой достигается нулевая скорость ветра из-за препятствий потоку, таких как деревья или здания. Его можно аппроксимировать как ²/₃ к ³/₄ 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 (${displaystyle z_{0}}$) - это корректирующая мера, учитывающая влияние 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 значением ${displaystyle z_{0}}$ даны 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] Аналогично, для открытой местности (луга) 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 (${displaystyle {{z}_{2}}}$) на основании того, что в другом (${displaystyle {{z}_{1}}}$) формула изменилась бы,^[2]

${displaystyle u({{z}_{2}})=u({{z}_{1}}){frac {ln left(({{z}_{2}}-d)/{{z}_{0}}ight)}{ln left(({{z}_{1}}-d)/{{z}_{0}}ight)}}}$,

куда ${displaystyle u({{z}_{1}})}$ это средняя скорость ветра на высоте ${displaystyle {{z}_{1}}}$.

Пределы

Профиль бревенчатого ветра обычно считается более надежным средством оценки средней скорости ветра, чем закон силы ветра профиля в самых нижних 10–20 м пограничного слоя планеты. На расстоянии от 20 до 100 м оба метода могут дать разумные прогнозы средней скорости ветра в нейтральных атмосферных условиях. На расстоянии от 100 м до верхней границы атмосферного пограничного слоя степенной закон дает более точные прогнозы средней скорости ветра (при условии нейтральных атмосферных условий).^[3]

Обсуждавшееся выше допущение о нейтральной атмосферной стабильности является разумным, когда среднечасовая скорость ветра на высоте 10 м превышает 10 м / с, когда турбулентное перемешивание преобладает над атмосферной нестабильностью.^[3]

Приложения

Бревенчатые ветровые профили генерируются и используются во многих модели рассеивания атмосферного загрязнения.^[4]

Смотрите также

• Закон мощности профиля ветра
• Список моделей атмосферной дисперсии

Рекомендации

1. Оке, Т. (1987). Климат пограничного слоя. Метуэн.
2. Холмс Дж. Д. Ветровое нагружение конструкций. 3-е изд. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press; 2015 г.
3. Кук, штат Нью-Джерси (1985). Руководство проектировщика по ветровым нагрузкам строительных конструкций: Часть 1. Баттервортс.
4. Бейчок, Милтон Р. (2005). Основы диспергирования дымового газа (4-е изд.). авторское издание. ISBN  0-9644588-0-2.