风速到底是什么

Question

我们如何准确地定义风速?

显然，我认为这类似于“大量空气的位移速度”，但这似乎太不精确了。

例如，一个杯子风速计测量这个速度，但是任何风速计都依赖于一个校准函数，这个校准函数取决于杯子的大小、使用的材料等等。我们怎么知道这个函数?

Answer 1

在定义风速之前，我认为有必要先解释一下连续介质假设．它的基本思想是，尽管气体是由离散的分子组成的，只占气体所充满的总体积的一小部分，但气体流动是由许多气体分子之间的独立碰撞组成的。在大多数应用中，流场被假定为连续介质，而忽略了气体的离散分子性质。通过这样做，流体的性质(例如，密度，速度)可以在流动中的任何地方定义。

为了使连续介质假设是合适的，应用的长度尺度必须远远大于平均气体粒子路径长度。在大多数大气条件下，包括在风速表中，平均路径长度在微米量级，而风速表的尺寸要大得多。

虽然大多数风速表(杯式、风标式、激光式、声波共振式)测量风速，但也有一些测量风压(如管式、板式风速表)。在杯式风速计的情况下，像任何其他测量设备一样，有一个误差与测量有关，主要取决于杯式尺寸。一般来说，风速因子(风速与水杯转速之比)的值在2到3之间，这取决于水杯和水杯臂的大小。

Answer 2

你可以从其他风速表中校准风速表，如果精度不是那么重要的话，也可以从风向袋中粗略地校准。但是根据你的问题，第一个风速表是如何校准的?

请看我的回答关于风，你会看到我们有把流体速度和压力梯度，摩擦，科氏力，平流等因素联系起来的方程。我们可以控制这些，除了风洞内的压力梯度，我们可以忽略其他东西，在这个已知压差的风洞中，我们可以在风速表上推导出流速，从而校准它。

你可以使用相同的方程来确定风速表杯上的力，并直接推导或建模与流速的关系。在某种程度上，你可能想要风洞来验证模型，或者至少是另一个已知的好的风速计。