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粗糙度即粗糙长度,在假定垂直风廓线随离地面高度按对数关系变化情况下,平均风速变为0时算出的高度。一般来讲,地表表面的粗糙度越大,对风的减速效果越明显。例如,森林和城市对风速影响很大,草地和灌木地带对风的影响相对较大,机场跑道对风的影响相对较小,而水面对风的影响更小。
在近地层中,风速随高度有显著的变化,造成风在近地层中的垂直变化的原因有动力因素和热力因素,前者主要来源于地面的摩擦效应,即地面的粗糙度,后者主要表现与近地层大气垂直稳定度的关系。当大气层结为中性时,风速随高度变化服从普朗特公式:
式中:
V*——摩擦速度,m/s;
K——卡门常数,其值为0.4左右;
Z0——粗糙度,m;
Z——离地高度,m;
V——高度Z处的风速,m/s。
图1为粗糙度为0.1米时风廓线的示意图。
一般情况下,风速随高度变化可以用幂指数公式来描述:
式中:
Vn,V0——分别是距离地面高度Hn和H0处的风速,m/s。
α——风切变指数,是衡量风速随高度变化快慢的指标。
风切变对于风电机组的设计非常重要,例如,一台风力发电机的轮毂高度为40 m,叶轮直径为40 m,则叶轮扫风面最上端(60 m高度)的风速可达9.3 m /s,最下端(20 m高度)的风速为7.7 m/s,这就意味着叶轮扫风面承受巨大的压力差。
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近日查(刷)文(手)献(机)发现低空风切变是飞机降落起飞过程中一大杀手由于对低空风切变预判不足导致飞机会突然下沉...现代机场已经标配风廓线雷达激光雷达等设备用于监测机场周围风切变情况因此警惕低空风切变!但在风电场领域,相关技术方案尚未普及。早期的机型轮毂高度、叶轮直径都较小,如WT7
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