環(huán)境條件對標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速值影響的探討

武春愛 劉 宇

河北省氣象技術(shù)裝備中心 石家莊 050021

0 引言

國家計(jì)量檢定規(guī)程[1]已經(jīng)明確了三杯風(fēng)向風(fēng)速表試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法和數(shù)據(jù)處理方法，僅觀察驗(yàn)證程序，對項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證是法律依據(jù)。驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的閱讀直接影響選擇的標(biāo)準(zhǔn)值[2]。王洋等驗(yàn)證[3]前后環(huán)境溫度、空氣壓力與濕度的變化影響風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)值大小，所以驗(yàn)證的結(jié)果也會受到相應(yīng)的影響[4]，因此研究風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)值的影響因素對檢定工作有重要意義。

1 檢定條件

檢定環(huán)境溫度15℃～30℃;相對濕度:不超過85%RH。校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)的皮托管和千分尺。標(biāo)準(zhǔn)皮托管選用L型標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)系數(shù)為0.998～1.004。生產(chǎn)DZS-Ⅱ低速風(fēng)洞[5],風(fēng)洞部分是圓形直路,直徑500毫米,截面積1963.5cm2,它的主要測試區(qū)速度范圍[6]為0.1～40m/s。

1.1 外觀檢查

風(fēng)杯形狀和大小相等，風(fēng)杯旋轉(zhuǎn)靈活光滑，無明顯的軸向或徑向運(yùn)動。外觀檢查風(fēng)速表，才可進(jìn)行示值誤差檢定[7]。

1.2 起動風(fēng)速檢定

慢慢地增加風(fēng)速和風(fēng)洞流場測量風(fēng)速的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)風(fēng)速為0.8m/s至風(fēng)速停止時，看看風(fēng)杯是否從靜止開始變做連續(xù)旋轉(zhuǎn)和指示或顯示速度變化。

1.3 風(fēng)速示值檢定

在風(fēng)速表測量范圍內(nèi)，應(yīng)均勻選擇至少7個檢驗(yàn)點(diǎn)，其中應(yīng)包括測量范圍的上限和下限。每個檢驗(yàn)點(diǎn)可以調(diào)整到測試的點(diǎn)，但是上限可以降低1～2m/s。將風(fēng)速調(diào)整到檢查點(diǎn)，在1min后穩(wěn)定起動風(fēng)速表[8]。風(fēng)速表計(jì)數(shù)期間，等時距讀取微壓計(jì)示值三次，取其算術(shù)平均值作為該檢定點(diǎn)的微壓計(jì)示值，時間指針停止轉(zhuǎn)動后，讀取被檢風(fēng)速表示值和試驗(yàn)段內(nèi)溫度、相對濕度及氣壓值；檢定數(shù)字式風(fēng)速表時，先讀取微壓計(jì)示值，再讀取被檢表風(fēng)速示值，重復(fù)二次，期間讀取試驗(yàn)段內(nèi)溫度、相對濕度及氣壓值，取二次微壓計(jì)示值和被檢表風(fēng)速示值的算術(shù)平均值作為該檢定點(diǎn)的微壓計(jì)示值和被檢表風(fēng)速示值[9]。

2 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速計(jì)算

標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速是根據(jù)測量的空氣溫度、濕度、氣壓和微壓力表來計(jì)算的。標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)速按以下方法計(jì)算。

2.1 相當(dāng)風(fēng)速v1

將微壓計(jì)在各檢定點(diǎn)上的讀數(shù)減去初始零位值，得出實(shí)測風(fēng)壓pv（單位Pa），按照公式求出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相當(dāng)風(fēng)速V1：

該公式是指在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1013.25Pa和標(biāo)準(zhǔn)溫度15℃的干空氣狀態(tài)下得出的。

2.2 空氣密度修正系數(shù)

根據(jù)檢定過程中的室內(nèi)溫度、氣壓和濕度的平均值，計(jì)算空氣密度修正系數(shù)kp，計(jì)算方法如下：

式中：

2.3 總修正系數(shù)

式中：

γt—微壓計(jì)工作液體的密度修正系數(shù)（工作液體為蒸餾水時，k0=1）；

ξ—皮托管系數(shù)；

k0—微壓計(jì)系數(shù)（采用二等補(bǔ)償式微壓計(jì)時，k0=1）。

2.4 實(shí)測風(fēng)速

計(jì)算實(shí)測風(fēng)速，計(jì)算公式為：

2.5 加權(quán)計(jì)算

經(jīng)過數(shù)學(xué)加權(quán)計(jì)算公式分析可得知，室內(nèi)空氣相對濕度u這三個因素[10]。因此可以對公式（2）進(jìn)行求偏導(dǎo)數(shù)，得出：

以上分析表明，室內(nèi)溫度、濕度和大氣壓力對風(fēng)速有影響。KP溫度系數(shù)的偏導(dǎo)數(shù)的線性關(guān)系,風(fēng)速越大,影響越大的溫度、濕度和氣壓逐漸減少,并影響測量風(fēng)速的影響在一定的函數(shù)關(guān)系,并影響逐漸變化。

3 結(jié)論

在本文中,通過分析測試環(huán)境的溫度、濕度和氣壓在檢定的過程中，加權(quán)方法可以得知后溫度影響因子占百分比大于濕度和氣壓。因此，當(dāng)風(fēng)速檢定時，要考慮在溫度和濕度氣壓變化前后進(jìn)行測試，并綜合考慮風(fēng)速值變化部分的計(jì)算，測試結(jié)果可以更加可信，并提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

[1] JJG431-2014輕便三杯風(fēng)向風(fēng)速表檢定規(guī)程[S].

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