2022年海洋学-第章--风及风的作用力.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第三章 风及风的作用力 31 风和气压一、海平面气压场海平面气压场的 9 种主要形式：低压；高压；低压槽；高压脊；低压带；高压带；副低压；副高压；鞍形区二. 风向和风力等级表1. 风向：是指风的来向 2.风的分级表3113 个风级,共 18 级,蒲福风级表后补充了 5 级12 级风 m/s 17 级风 61.2 m/s 龙卷风：风速可达 100、200 m/s 31 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 32 大气环流与风系 一. 大气环流和世界风带 1. 大气环流 2

2、风带的分类 副热带高压带 在南、北纬 30 邻近,纬度圈缩 小,空气积累下沉而形成 副极地低压带：南、北纬 60 邻近 , 副热带流与来自 极地的气流汇合上升而形成 信风带 北半球吹东北风,南半球吹东南 风,风速不大,风向稳固 赤道无风带 盛行西风带 北半球吹西南风,南半球吹西北风,风速较大,风向不稳固 副热带无风带 极地东风带二. 影响我国近海的主要风系 1. 季风1季风规律冬季风从陆地吹向海洋,夏季风从海洋吹向陆地2我国的季风情形 10 月至次年 3 月盛行偏北风；6 月以后盛行偏南风；4、5 月和 8、 9 月为季风转换季节；2. 寒潮 1 寒潮预警信号分级32 名师归纳总结 - - -

3、 - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 蓝色 预警 :48 小时内最低气温将要下降8以上,最低气温小于等于 4,陆地平均风力可达 5 级以上；黄色 预警 : 24 小时内最低气温将要下降 10以上,最低气温小于等于 4,陆地平均风力可达 6 级以上；橙色 预警 : 24 小时内最低气温将要下降12以上,最低气温小于等于 0,陆地平均风力可达 6 级以上；红色 预警 : 24 小时内最低气温将要下降 16以上,最低气温小于等于 0,陆地平均风力可达 6 级以上 . 2寒潮的路径 a. ,经西北到华中,向沿海前进,直达南海； b. 从蒙古人民共和国

4、进入我国内蒙,经华北向华东沿海前进,并影响东海； c. 经西伯利亚东行到我国东北南下,经渤海、黄海、直到东海；寒潮过境经常显现强大的偏北风；33 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3. 台风 1 台风的定义：台风是作急速逆时针旋转的低压涡旋； 2 台风的分类： a. 按风速分：热带气旋 最大风速 /s 相当风力 67 级; 台风 最大风速 /s 相当风力 8 ll 级 ；强台风 最大风速大于 /s 相当风力 12 级以上 ； b. 按路径分：西行台风登陆台风 转向台风500hPa 西太平洋副高脊的月平均位置 500

5、hPa 指的是 :约为 5880 米高度的气压 34 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 副热带高压对热带气旋移动的影响每年热带气旋发生数及占全球热带气旋总数百分的区域分布图每年热带气旋发生数及占全球热带气旋总数百分的区域分布图35 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 33 风压运算一. 设计风速 1. 工业与民用建筑结构及港口工程标准 采纳 10m高处 30年一遇的自记 10分钟平均最大风速 2铁道部门标准桥涵建筑采纳20m高、百年一遇自

6、记10 分钟平均最大风速；3. 石油工程建筑标准尚无国家标准a. 高度：海面上 10m左右b. 时间： 10 分钟,一般条件；c. 重现期： 30 年； 50 年二. 关于风压的几个概念1 分钟,极端条件1. 风压的作用：产生水平推移力、倾覆力矩 2. 准静态荷载 把风的长周期变化成分,当成准静态荷载；3. 准动态荷载 把能量很少的短周期变化部分,当成准动态荷载；4. 稳固风压是指在肯定时间间隔内,将风的速度和方向都看作是不随时间而转变的量作用在建筑物上所产生的力；5. 脉动风压 由脉动风速产生的风压称为脉动风压 . 三. 稳固风压运算公式 1.伯努利方程2 =C 31 p v2. 争论 1

7、总能量不变 不行压缩流体在流淌中总能量不变,即流体的压力能与动能之 和为一常数； v 2项为动压 v=0 时,流体的压力最大,用 P 0表示；36 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 总压 P0 不变31写成如下形式： v2=p0 32 3 或 v2= p 0p ；即流体的动压等于其总压与静压之差4密度 与重度的关系 g 3P 0式 3 2 可改写为：v 2/g= p 0p 34 1 基本风压公式为P = P 0Pv 2/g 3 5 /g 称为风压系数,常用 K 表示； 2 g 的运算 g = g 0+ gz 3

8、6 g0 从表 32 中查取gz：取近似值, 即每上升 1000m,从 g0的原有值中减去 310000；表 32 海平面上各纬度的重力加速度 g0 度 0 10 20 30 40 50 60 g0cm/S 2 3 的运算=1 10 . 2936. 00367 t 138 P760 0 . 378 e 3 7一般都用年平均空气重度；e：为肯定湿度37 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4. 风压系数的确定东南沿海： K=1/17 内陆： 1/16 1/26 一般：=m 3 ,g= /s2就 8 北纬 45 ,1at

9、.; 15 ,0P=12255 2 98 .v2 =1 16 v2 3乘风压增大系数例如, v= /s ,距岸约为 30 公里 , 就0P = 16 1 v 2 = 2516 . 72=/m 2查表 33 得风压增大系数,有0P m 2表 33 海上风压增大系数50100 100 距海岸距离/km 2 230 3050 海上与陆上风压比值所示由资料定6. 作用于建筑物上的风压运算公式式中P kk z 0P 3P 风压, kg/m 2 ； 9 k建筑物的风载体型系数,其值如表 3-4k z 风压高度变化系数,其值如表 3-5所示；kz 表 34k 值表表 35 风压高度变化系数外形k 2m 40

10、 m 圆柱形5 m 50 m 10 m 60 m 船身15 m 70 m 甲板20 m 80 m 孤立的结构外形角钢、槽钢、梁30 m 100 m 甲板下面积平滑外表甲板下面积暴露的梁及架钻机井架的每一面38 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 7. 脉动风压运算P =0P 310 = 1 十 Kd K d= 34 我国各海区的基本风压一、 资料来源 1. 船舶定时观测并拍发电报 ; 2. 探空仪观测记录；二、 海区划分划分为 15 个小海区39 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 13 页精选学

11、习资料 - - - - - - - - - 三、 设计风速建议值设计风速值 见图 3 9a ；换算公式： v 10 1采纳 V10 1 将 30 年一遇 1 分钟平均风速换算为10 分钟平均风速,得一般条件下的设计风速建议值 图 3 9b ；四、 基本风压建议值40 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 35 风对建筑物的作用力一、 作用力1. 风压 迎流面 : 正向风压,反面 : 负向风压 吸力 ；P =1gv23 12 22、拖曳力 F D FD= P CDApDA PF D v2C2 g3、升力F L =CLv

12、2A P2g4.横向力4. 倾覆力矩41 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、C 和C 的确定；1. 不同横断面外形瘦长构件的C 和CL矩形板： ,C 20,C D 5,C =1.2 1,C D 为构件长度与断面尺度之比圆形构件42 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2. 组合型构件的 C Dne/h : 宽深比,AP Ag :相对受风面积4. C 随雷诺数 Re 的变化 Re 反映了流体的紊动程度 Re=vD/ 式中, D为构件的尺度；1at.,15, v 为风速； 为空气的运动粘滞系数；10 4 m 2 s；Re 接近 10 6 的区域时,C 有锐减的趋势；5外形复杂的重要构件的 C D通过风洞试验测量作用力 , 再换算出该结构的 C 值；43 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页