Влияние точности измерения скорости ветра на её прогноз

Введение 3
Глава 1. Методы измерения скорости ветра 6
1.1. Ветер в атмосфере 6
1.2. Виды современных ротоанемометров 9
1.3. Инерция ротоанемометров 18
1.3.1 Пульсирующий ветровой поток и особенности его измерения 18
1.3.2. Причины возникновения инерционной погрешности 19
1.3.3. Методы калибровки индукционного анемометра 23
Глава 2. Методики прогноза скорости ветра 25
2.1. Методика определения скорости бокового ветра 25
2.2. Методика определения шквала 25
2.3. Прогноз скорости ветра у Земли 27
Глава 3. Оценка погрешности измерения скорости ветра 28
3.1. Эксперимент по измерению пути синхронизации вертушки
индукционного анемометра 28
3.2. Исследование влияния значения пути синхронизации на инерционную
погрешность 47
3.3. Исследование времени задержки в снятии показаний 48
Глава 4. Исследование влияния погрешности измерения скорости ветра на точность его прогноза 50
4.1. Влияние погрешности измерения скорости ветра на точность
определения шквала 50
4.2. Влияние погрешности измерения скорости ветра на точность
определения бокового ветра 53
4.3. Влияние погрешности измерения скорости ветра на точность его
восстановления по высотам 57
Заключение 64
Литература 66

Купить

Атмосфера находится в постоянном движении и скорость её движения не бывает одинаковой в разных частях земного шара. И у поверхности земли и на высотах существуют зоны как с сильными ветрами, так и со штилевыми. Прогноз скорости ветра и особенно его штормовые градации является востребованной информацией во многих сферах деятельности человека.
Потребителями информации о параметрах ветра являются аэропорты, крупные транспортные магистрали, а также строительные, спортивные и другие хозяйственные объекты. Получение как можно более точных значений скоростей ветра является важной задачей в связи со строительством высотных зданий, мостов. Например, небоскреб «Лахта-Центр», расположенный в Санкт-Петербурге, имеет высоту 462 метра, что делает его сильно подверженным ветрам, дующим с Финского залива [9]. Неправильное определение ветровых динамических нагрузок может привести к вибрации сооружения, и как следствие, ухудшению устойчивости и несущей способности перекрытий. Активное применение сегодня малых летательных аппаратов также требует точного знания скорости и направления ветра в данной точке и в данный момент. Поэтому в наборе измерительных приборов для управления полетами необходима портативная автоматическая метеостанция, обязательно включающая анемометр.
В автоматических станциях погоды в качестве измерителя скорости ветра зачастую используется электрический индукционный анемометр с генератором переменного тока. Чувствительным элементом такого анемометра является винт с лопастями, преобразующий скорость ветра в угловую скорость вращения постоянного магнита, закрепленного на оси винта. Механическое вращение преобразуется в электрический сигнал, который передается по каналам связи в абонентские пункты визуализации, обработки и накопления.
Существенным недостатком механических измерителей скорости ветра является их ненадежная работа при инверсных изменениях атмосферных параметров среды: температуры, давления, влажности воздуха [8]. Например, замерзание влаги на подвижных частях часто приводит к остановке крыльчатки. Также индукционный анемометр обладает погрешностями, связанными с недостаточной чувствительностью и инерцией - запаздыванием измерения реальных значений величин во времени. Вследствие инерционных свойств винт воспринимает скорость ветра не мгновенно, а с задержкой.
Данная работа посвящена исследованию погрешности ротоанемометров, которая ограничивает предельную точность определения других метеорологических параметров, предиктором для которых и является измеренные значения скорости ветра.
Актуальность работы обусловлена потребностью в точной информации о скорости ветра, средней и пульсационной составляющих, максимальных порывах, «розе ветров».
Объектом исследования являются результаты измерения индукционного анемометра.
Предмет исследования: погрешность этих измерений и её влияние на точность прогноза скорости ветра.
Цель работы: оценка влияния задержки в снятии показаний индукционного анемометра на точность прогноза скорости ветра.
Задачами данной работы являются:
■ рассмотреть методы измерения скорости ветра и виды современных анемометров;
■ изучить устройство индукционного анемометра;
■ проанализировать факторы, влияющие на инерционность вертушки ротоанемометра;
■ провести эксперимент по измерению пути синхронизации вертушки индукционного анемометра переменного тока и оценить погрешность ее измерений;
■ рассмотреть эмпирические методы прогноза скорости ветра;
■ исследовать влияние погрешности измерений скорости ветра на точность его прогноза.
Структура работы: ВКР состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка использованной литературы.
В первой главе описаны методы измерения скорости ветра, виды современных анемометров, анализ задержки в показаниях, факторы, влияющие на задержку, и методы устранения.
Во второй главе рассмотрены методики прогноза скорости ветра.
В третей дана оценка погрешности измерения скорости ветра.
В четвертой главе исследовано влияние погрешности измерения скорости ветра на точность его прогноза.
Общий объём роботы составляет 65 листов. Работа содержит 25 рисунков и 15 таблиц. В списке литературы - 15 наименований.

Купить