风压与风速的计算关系

风压与风速的关系浅析

空气散热器是密闭式纯水循环冷却水系统的重要组成部分，而风机是空气散热器的重要组成元件，风机选型的好坏关系到整个水冷系统的散热效果与质量，而风压与风速是风机选型最重要的性能指标，因此本文结合理论知识，对风压与风速的关系做了初步的分析和探讨。

概述

风速是空气散热器风机的重要性能指标之一，风速即风机出风口或进风口的空气流动速度，单位一般为m/s，它仅是某一位置的速度数值，不能完全体现风机的性能。因为风速在不同位置数值可能有较大差异，且平均值难以计算。风机的摆放位置会影响他的风速，因为外界条件不同，风传播介质的粗糙程度不同。不同距离测量到的风速也不会相同。要设计合适的散热器，必须全面了解风机的性能，那么就要了解与风速密不可分的另一个因素风压。

风压与风速关系公式

风是空气从气压大的地方向气压小的地方流动形成的。从风的形成我们就可以看到风与压力是密不可分的。压力产生风。当风以一定的速度向前运动遇到阻塞时，将对阻塞物产生压力，即风压。

设速度为v 的一定截面的气流冲击面积较大的结构物时，由于受到阻碍，气流改成向四周外围扩散，形成压力气幕，如下图所示。如果气流原先的压力强度为b w ，气流冲击结构物后速度逐渐减小，其截面中心一点的速度减小至零时，

在该点处产生的最大气流压强，设为

m w 。则结构物受气流冲击的最大压力强度为m b w w -，此即工程上所定义的风压，记为w 。

为求得风压w 与风速v 的关系，设气流每点的物理量不变，略去微小的位势差影响，取流线中任一小段dl,如图所示。设

1w 为作用于小段左端的压力，则作用于小段右端近压力气幕的压力为

11w dw +。

d l w 11w 1)d A

以顺流向的压力为正，作用于小段上的合力为1111()w dA w dw dA dw dA -+=-，该合力应等于小段的气流质量M 与顺流向加速度a 的乘积，即1dv dw dA Ma dAdl dt ρ-==。由此式可得1dv dw dl dt ρ-=，注意到dl vdt =，代入前式得1dw vdv ρ=-，而方程的解为

2112w v c ρ=-+

此式称为伯努利方程，其中c 为常数。从该方程可以看出，气流在运动过程中，其本身压力随流速变化而变化，流速快，则压力小；而流速慢，则压力大。当v=0时，1m w w =，代入方程的m c w =；而当风速为v 时，1b w w =，则

2

12b m w w v ρ==-，因此，

221122m b w w w v v g γρ=-==，

此式即为风速与风压的关系公式，其中γ为空气单位体积的重力，g 为重力加速度。

在气压为101.325kPa 、常温15C 和绝对干燥的情况下，γ=0.0120183kN m ，在纬度45处，海平面上的重力加速度为g=9.82m s ，代入前式得此条件下的风压公式为

2

2

22

0.012018229.81630v w v v kN m g γ===⨯ 由于各地地理位置不同，因而γ和g 值不同。在自转的地球上，重力加速度g 不仅随高度变化，还随纬度变化。而空气重度γ与当地气压、气温和湿度有关。以此，各地的2g γ

值均为相同。