Welche Methoden gibt es zur Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung?
Die Windgeschwindigkeit bezieht sich auf die Entfernung, die der Wind in Zeiteinheiten zurücklegt. Unter Windstärke versteht man die Stärke des Windes, wenn dieser auf das Objekt bläst. Es gibt keine Klassen für die Windgeschwindigkeit, wohl aber Klassen für die Windkraft, und die Windgeschwindigkeit ist die Grundlage für die Einteilung der Windkraftklassen. Generell gilt: Je größer die Windgeschwindigkeit und je höher die Windstärke, desto größer ist die Zerstörungskraft des Windes.
1. Warum sollten wir den Schwerpunkt auf die Messung von Windgeschwindigkeit und Windstärke legen?
Windstärke und Windgeschwindigkeit sind wichtige Indikatoren in der meteorologischen Forschung und auch die Schlüsselelemente, auf die Menschen achten. Es hat nicht nur große Auswirkungen auf die täglichen Aktivitäten der Menschen, sondern ist auch von großer Bedeutung für die meteorologische Forschung, Navigation und andere Arbeiten. Daher ist die Messung der Windgeschwindigkeit und -richtung im Voraus für die reibungslose Entwicklung verschiedener Aktivitäten förderlich.
2. Welche Methoden gibt es zur Messung von Windgeschwindigkeit und Windrichtung?
Gemäß dem Messprinzip werden wir die folgenden Arten von Methoden vorstellen: traditionelle Messung, mechanische Methode, Ultraschallmethode und kalorimetrische Methode.
traditionelle Messung
1. Windrichtungsmessung: Windfahne verwenden
Die Richtung des Windrichtungspfeils auf der Windfahne zeigt an, aus welcher Richtung der Wind gerade weht. Wenn zwischen der Windfahne und der Richtung des Luftstroms ein bestimmter Winkel besteht, erzeugt der Luftstrom einen Druck auf das Heck der Windfahne. Seine Größe ist proportional zur Projektion der geometrischen Form der Windfahne auf die vertikale Ebene der Luftströmungsrichtung. Der Windfahnenkopf hat eine kleine Luvfläche und der Heckflügel hat eine große Luvfläche. Der durch diese Druckdifferenz erzeugte Winddruck lässt die Windfahne um die vertikale Achse rotieren, bis die Windfahne Kontakt mit der Luftströmung hat. parallel. Die Windrichtung kann leicht anhand der relativen Position zwischen der Windfahne und dem festen Hauptazimut-Anzeigestab beobachtet werden.
2. Messung der Windgeschwindigkeit: Verwenden Sie ein Anemometer
Auf dem Windmelder befindet sich eine rechteckige Winddruckplatte, neben der Winddruckplatte ist ein bogenförmiger Rahmen angebracht, und am Rahmen befinden sich lange und kurze Zähne. Die Anzahl der von der Winddruckplatte angehobenen langen und kurzen Zähne gibt die Stärke der Windstärke an, und je größer die Windstärke, desto höher die Windgeschwindigkeit.
mechanische Windmessung
Die mechanische Windmessung, wie zum Beispiel die Windmesser-Windmessung, ähnelt einer mechanischen Uhr und wird im Allgemeinen zur Messung des Windes in Schächten verwendet. Es ist notwendig, zuerst die Windgeschwindigkeit abzuschätzen, dann den Zeiger des Windmessers und der Stoppuhr mit dem Windmesser und der Stoppuhr auf Null zurückzusetzen und dann den Windmesser in die Windströmung zu richten und senkrecht zur Windrichtung auszurichten Fluss. Nachdem der Windmesser 30 Sekunden lang im Leerlauf war, schalten Sie den Schalter des Windmessers und die Stoppuhr gleichzeitig ein, um die Messung zu starten. Es ist zu beachten, dass die Windmessung am selben Abschnitt nicht weniger als dreimal erfolgen darf und die Windmessung während des Windmessvorgangs reibungslos ablaufen muss. Beispielsweise verwendet der Windgeschwindigkeits- und -richtungssensor eine typische mechanische Windmessmethode, die die Windenergie besser nutzt und die Entwicklung neuer Technologien zur Windenergieerzeugung unterstützt.
Ultraschallgeschwindigkeitsmessung
Das Funktionsprinzip der Ultraschall-Windmessung besteht darin, die Ultraschall-Zeitdifferenzmethode zu verwenden, um die Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung zu realisieren. Aufgrund der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls in der Luft überlagert er sich mit der Luftströmungsgeschwindigkeit in Windrichtung. Wenn sich die Ultraschallwelle in die gleiche Richtung wie der Wind ausbreitet, erhöht sich ihre Geschwindigkeit; Wenn sich die Ultraschallwelle umgekehrt in die entgegengesetzte Richtung zum Wind ausbreitet, verlangsamt sich ihre Geschwindigkeit. Unter festen Erfassungsbedingungen kann daher die Geschwindigkeit der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in der Luft der Windgeschwindigkeitsfunktion entsprechen. Durch Berechnung können genaue Windgeschwindigkeit und Windrichtung ermittelt werden.
Messmethode nach kalorimetrischem Prinzip
Ein typisches Beispiel für die Anwendung des kalorimetrischen Prinzips zur Messung der Windgeschwindigkeit ist das Anemometer. Sein Grundprinzip besteht darin, einen dünnen Metalldraht in die Flüssigkeit zu legen und den Draht durch elektrischen Strom zu erhitzen, um seine Temperatur über die Temperatur der Flüssigkeit zu bringen. Daher wird die Windgeschwindigkeit des Drahtes als „Hotline“ bezeichnet. Wenn die Flüssigkeit in vertikaler Richtung durch den Draht fließt, entzieht sie dem Draht einen Teil der Wärme und verringert die Temperatur des Drahtes. Nach der Theorie des erzwungenen Konvektionswärmeaustauschs besteht ein Zusammenhang zwischen dem Wärmeverlust Q der heißen Leitung und der Geschwindigkeit v des Fluids. Das Anemometer ist ein Instrument zur Messung niedriger Windgeschwindigkeiten. Es besteht aus zwei Teilen: einer Hot-Ball-Stabsonde und einem Messgerät. Die Sonde besteht aus einem Glaskolben mit einer Nichromdrahtspule und zwei im Inneren des Kolbens gewickelten Thermoelementen. Die Vergleichsstelle des Thermoelements ist an einem Phosphorbronze-Stift befestigt, der direkt dem Luftstrom ausgesetzt ist. Wenn eine bestimmte Strommenge durch den Heizring fließt, steigt die Temperatur des Glaskolbens. Der Grad der Zunahme hängt von der Windgeschwindigkeit ab, und der Grad der Zunahme ist groß, wenn die Windgeschwindigkeit klein ist; andernfalls ist der Grad der Steigerung gering. Die Stärke des Anstiegs wird am Messgerät mittels eines Thermoelements angezeigt. Überprüfen Sie anhand des Messwerts des Stromzählers die Kalibrierungskurve, um die Windgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt herauszufinden.
