[科普中国]-最大瞬时风速

定义

最大瞬时风速，某个时段内出现的最大瞬时风速值。1在实际应用过程中通常是指某一时间内的平均风速，这个时间段的长短通常与测量仪器的反应相关。如龚德俊（1979）等人研制的一种以数码形式输出的测风装置在测量最大瞬时风速时每次测量反应最短时间需要10s，因此作者将测量结果中测量时间为10秒的风速极大值。2随着测量仪器的改进，在现在的实际应用中最大瞬时风速值通常是指3秒钟（3秒阵风）的滑动平均风速。1

测量仪器风是空气流动时产生的一种自然现象。空气流动有上下流动和左右流动，上下流动为垂直运动，也叫对流；左右流动为水平运动，也就是风。风是一个矢量，用风向和风速表示。当前，风速测量的仪器主要有下列几种：

风杯风速计风杯风速计是最常见的一种风速计。转杯式风速计最早由英国鲁宾孙发明，当时是四杯，后来改用三杯。它由3个互成120°固定在支架上的抛物锥空杯组成感应部分，空杯的凹面都顺向一个方向。整个感应部分安装在一根垂直旋转轴上，在风力的作用下，风杯绕轴以正比于风速的转速旋转。转速可以用电触点、测速发电机或光电计数器等记录。3

叶轮风速仪风速计的叶轮式探头的工作原理是基于把转动转换成电信号，先经过一个临近感应开头，对叶轮的转动进行“计数”并产生一个脉冲系列，再经检测仪转换处理，即可得到转速值。

热线风速计一根被电流加热的金属丝，流动的空气使它散热，利用散热速率和风速的平方根成线性关系，再通过电子线路线性化（以便于刻度和读数），即可制成热线风速计。金属丝通常用铂、铑、钨等熔点高、延展性好的金属制成。常用的丝直径为5μm，长为2mm；最小的探头直径仅1μm，长为0.2mm。根据不同的用途，热线探头还做成双丝、三丝、斜丝及V形、X形等。为了增加强度，有时用金属膜代替金属丝，通常在一热绝缘的基体上喷镀一层薄金属膜，称为热膜探头。热线探头在使用前必须进行校准。静态校准是在专门的标准风洞里进行的，测量流速与输出电压之间的关系并画成标准曲线；动态校准是在已知的脉动流场中进行的，或在风速仪加热电路中加上一脉动电信号，校验热线风速仪的频率响应，若频率响应不佳可用相应的补偿线路加以改善。

4、超声波风速仪

超声风速风向仪的工作原理是利用超声波时差法来实现风速的测量。通过正、逆压电效应实现高频声能和电能之间的相互转换，从而实现超声波的发射和接收。由于它很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷，因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用．它将是机械式风速仪的强有力替代品。

超声波风速计的应用便利、精确，在很多领域都能灵活运用，广泛应用于城市环境监测、风力发电、气象监测、桥梁隧道、航海船舶、航空机场、各类风扇制造业、需要抽风排气系统的行业等。

5、皮托管风速仪

皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置。由法国H.皮托发明而得名。严格地说，皮托管仅测量气流总压，又名总压管；同时测量总压、静压的才称风速管，但习惯上多把风速管称作皮托管。皮托管的构造如图，头部为半球形，后为一双层套管。测速时头部对准来流，头部中心处小孔（总压孔）感受来流总压p0，经内管传送至压力计。头部后约3～8D处的外套管壁上均匀地开有一排孔（静压孔），感受来流静压p，经外套管也传至压力计。对于不可压缩流动，根据伯努利方程和能量方程可求出气流马赫数，进而再求速度。总压孔有一定面积，它所感受的是驻点附近的平均压强，略低于总压，静压孔感受的静压也有一定误差，其他如制造、安装也会有误差，故测算流速时应加一个修正系数ζ。ζ值一般在0.98～1.05范围内，在已知速度之气流中校正或经标准皮托管校正而确定。皮托管结构简单，使用方便，用途很广。如飞机头部或机翼前缘常装设皮托管，测量相对空气的飞行速度，又称空速管。

高速列车安全运行的影响客运专线高速列车安全运行的风险值研究至关重要。通过对最大瞬时风速和大风盛行风向的研究分析，得出高速列车倾覆的风险值及线路与风向夹角，对客运专线高速列车安全运行构成一定影响，为客运专线大风天气下列车安全运行技术标准的制定提供科学依据。研究结论：以最大瞬时风速2年一遇设计值确定高速列车安全运行风险度或车速限值：当K2-max〉30．0m/s时列车停运、30．0m/s≤K2-max≤20m/s时列车限速、K2-max≤15．0m/s时列车正常运行。最大瞬时风速2年一遇设计风速为客运专线高速列车安全运行提供了一个具有安全性，又有风险度等级的直观评判指标。1