So messen Sie Windgeschwindigkeit und -richtung
Die Windstärke ist die Kraft, die erzeugt wird, wenn der Wind auf ein Objekt bläst, während sich die Windgeschwindigkeit auf die Windströmungsentfernung pro Zeiteinheit bezieht. Die Höhe der Windstärke und der Zerstörungskraft korrelieren typischerweise umgekehrt mit der Windgeschwindigkeit.
1. Warum ist die Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung so wichtig?
Windrichtung und -geschwindigkeit sind zwei entscheidende meteorologische Forschungsindikatoren. Die Menschen schenken der Windgeschwindigkeit und -richtung große Aufmerksamkeit, da sie nicht nur einen erheblichen Einfluss auf das Leben der Menschen, sondern auch auf die meteorologische Forschung und andere Bestrebungen haben. Für den reibungslosen Ablauf verschiedener Aufgaben wäre es von Vorteil, vorher die Windrichtung und -geschwindigkeit zu messen.\
Welche Techniken werden verwendet, um Windrichtung und -geschwindigkeit zu messen?
Basierend auf verschiedenen Messkonzepten kann es in traditionelle Messungen, mechanische Messungen, Ultraschallmessungen und kalorimetrische Messungen unterteilt werden.
Standardmessung
1. Um die Windrichtung zu messen, verwenden Sie eine Windfahne
Der Windrichtungspfeil des Windfahnenpaares zeigt an, aus welcher Richtung der Wind gerade weht. Der Luftstrom übt einen bestimmten Druck auf das Flügelende aus, wenn der Flügel und die Richtung des Luftstroms in einem Winkel zueinander stehen. Seine Größe ist proportional dazu, wie die Schaufelgeometrie auf die Ebene senkrecht zur Luftströmungsrichtung projiziert wird. Der Kopf des Windflügels ist kleiner als sein Schwanz. Der Flügel dreht sich als Reaktion auf den Winddruck entlang seiner vertikalen Achse, bis er parallel zum Luftstrom ist. Anhand der Position der Windfahne im Verhältnis zum feststehenden Hauptlagermast lässt sich die Windrichtung leicht bestimmen.
2. Um die Windgeschwindigkeit zu messen, verwenden Sie ein Anemometer.
Das Anemometer verfügt über eine rechteckige Winddruckplatte und neben der Winddruckplatte befindet sich ein bogenförmiger Rahmen mit langen und kurzen Zähnen. Die Windstärke wird durch die Anzahl der langen und kurzen Zähne dargestellt, die von der Winddruckplatte angehoben werden. Die Windgeschwindigkeit nimmt mit der Windstärke zu.
mechanische Messung
Windrichtungssensoren vom Pfeiltyp und Dreibecher-Windgeschwindigkeitssensoren sind die beliebtesten mechanischen Windgeschwindigkeits- und -richtungssensoren. Beispielsweise besteht der Sensorteil des Windgeschwindigkeitssensors mit drei Schalen aus drei oder vier leeren konischen oder halbkugelförmigen Schalen. Die dreizackige Sternhalterung oder die kreuzförmige Halterung müssen an einer vertikalen Drehwelle befestigt werden, die konkaven Seiten der leeren Becher müssen in die gleiche Richtung angeordnet sein und die Querarmhalterung muss während der Installation befestigt werden. Der Einsatz von Windgeschwindigkeits- und -richtungssensoren kann dazu beitragen, Windenergie effektiver zu nutzen, was für die Weiterentwicklung neuer Technologien zur Windenergieerzeugung von Vorteil ist.
Ultraschall-Messverfahren
Der Ultraschall-Windgeschwindigkeits- und -richtungssensor basiert auf der Messung der Windgeschwindigkeit und -richtung mithilfe der Ultraschall-Zeitdifferenzmethode. denn die Luftgeschwindigkeit in Windrichtung überlagert sich mit der Schallgeschwindigkeit in der Luft. Die Geschwindigkeit des Geräts erhöht sich, wenn sich die Ultraschallwelle in die gleiche Richtung wie der Wind bewegt, während sie abnimmt, wenn sich die Ultraschallwelle in die entgegengesetzte Richtung zum Wind bewegt. Dadurch können Berechnungen zur genauen Bestimmung der Windgeschwindigkeit und Windrichtung unter identischen Erfassungsbedingungen durchgeführt werden.
Kalorimetrie
Das Anemometer ist ein gängiges Gerät zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit mithilfe des kalorimetrischen Konzepts. Seine Messmethode besteht darin, einen dünnen Metalldraht in die Flüssigkeit einzuführen und diese mit elektrischem Strom zu erhitzen, bis ihre Temperatur die der Flüssigkeit übersteigt. Aus diesem Grund wird für Drahtanemometer der Begriff „heiße Drähte“ verwendet. Ein Teil der Wärme wird dem Draht entzogen und seine Temperatur sinkt, wenn die Flüssigkeit vertikal durch den Draht strömt. Ein Gerät zur Messung leichter Windgeschwindigkeiten ist ein Anemometer. Die Vergleichsstelle des Thermoelements ist dem Gasstrom ausgesetzt und an einem Kupferpfosten aus Phosphor befestigt. Die Temperatur des Glaskolbens steigt immer dann an, wenn ein Strom durch den Heizring fließt, und die Anstiegsgeschwindigkeit hängt von der Windgeschwindigkeit ab. Bei geringer Windgeschwindigkeit ist der Anstiegsgrad hoch; andernfalls ist der Anstieg minimal. Ein Thermoelement am Messgerät zeigt den Anstieg an. Überprüfen Sie die Korrekturkurve anhand des Zählerstands, um die aktuelle Windgeschwindigkeit zu ermitteln.
