风速计

在气象学中，风速计，是一种测量风速和风向的设备。 它是气象站常用的仪器。

简单的风速计， 它由安装在垂直轴上的水平臂上的四个半球杯组成。 沿任何水平方向流过杯子的气流以大致与风速成正比的速率转动轴。 因此，计算轴在设定时间间隔内的转数会产生一个与各种速度的平均风速成正比的值。 这种类型的仪器也称为旋转风速计。

使用四杯风速计，风总是将一个杯子的空心呈现给它，并吹向对面杯子的背面。 由于空心半球的球面阻力系数为 0.38，空心面为 1.42，因此在将空心面暴露在风中的杯子上会产生更多的力。 由于这种不对称力，风速计的轴上会产生扭矩，导致其旋转。

从理论上讲，风速计的旋转速度应该与风速成正比，因为在物体上产生的力与流过它的气体或流体的速度成正比。 然而，在实践中，其他因素会影响转速，包括设备产生的湍流、增加与杯和支撑臂产生的扭矩相反的阻力，以及安装点上的摩擦。 当罗宾逊xxx次设计他的风速计时，他断言风杯以风速的三分之一移动，不受风杯大小或臂长的影响。 一些早期的独立实验显然证实了这一点，但这是不正确的。 相反，风速与杯子的速度之比，即风速计系数，取决于杯子和臂的尺寸，其值可以在二到三之间。 一旦发现错误，就必须重复之前所有涉及风速计的实验。

三杯风速计目前是风资源评估研究和实践的行业标准。

另一种形式的机械速度风速计是叶片式风速计。 它可以被描述为风车或螺旋桨风速计。 与旋转轴垂直的罗宾逊风速计不同，叶片式风速计的轴必须与风向平行，因此是水平的。 此外，由于风的方向会发生变化，并且轴必须跟随其变化，因此必须采用风向标或其他一些装置来实现相同的目的。

因此，叶片式风速计将螺旋桨和尾翼组合在同一轴上，以从同一台仪器获得准确和精确的风速和风向测量值。 风扇的速度由转速计测量，并由电子芯片转换为风速。 因此，如果横截面积已知，则可以计算体积流量。

在空气运动方向始终相同的情况下，如在矿井和建筑物的通风井中，已知的风向标。