Что такое калькулятор скорости ветра на высоте?
Этот инструмент показывает, как меняется скорость ветра с высотой над землёй, используя степенной закон сдвига ветра. У поверхности ветер слабее из-за трения о рельеф и препятствия, а с набором высоты он усиливается. Инженеры, проектировщики ветрогенераторов и метеорологи применяют эту зависимость, чтобы пересчитать измеренную скорость ветра с одной высоты (например, с метеомачты на 10 м) на нужную высоту (например, на ступицу турбины на 50 м и выше).
Как пользоваться
Введите известную скорость ветра и высоту, на которой она была измерена (\(h_1\)). Затем укажите целевую высоту (\(h_2\)), для которой нужна скорость, и показатель сдвига ветра \(\alpha\) для вашей местности. Калькулятор выдаст прогнозируемую скорость ветра, отношение высот и процентное изменение относительно исходной скорости.
Разбор формулы
Степенной закон выглядит так: $$v_2 = v_1 \left( \frac{h_2}{h_1} \right)^{\alpha}$$ Показатель \(\alpha\) (экспонента Хеллмана, или показатель сдвига ветра) отражает шероховатость поверхности: около 0,10 над открытой водой или льдом, 0,143 (известный «закон одной седьмой») над открытой местностью, 0,20 для пригородов и 0,27 и более для лесов и плотной городской застройки. Процентное изменение скорости равно \(\left( \frac{h_2}{h_1} \right)^{\alpha} - 1\) и не зависит от \(v_1\).
Пример расчёта
Допустим, на высоте 10 м над открытой местностью (\(\alpha = 0{,}143\)) ветер измерен на уровне 5 м/с, и нужно узнать скорость на высоте 50 м. Отношение высот равно \(50/10 = 5\), а \(5^{0{,}143} \approx 1{,}2588\), поэтому $$v_2 \approx 5 \times 1{,}2588 = 6{,}29 \ \text{м/с}$$ — примерно на 25,88 % быстрее, чем на исходной высоте.
Частые вопросы
Это точное значение? Нет. Степенной закон — это эмпирическое приближение; реальные профили ветра зависят от устойчивости атмосферы, времени суток и рельефа.
Какое значение \(\alpha\) выбрать? По умолчанию для открытой местности берите 0,143 и увеличивайте его для более шероховатых поверхностей. Для конкретной площадки \(\alpha\) можно вычислить по двум измеренным высотам.
Подходит ли он для пересчёта вниз? Да — задайте \(h_2\) меньше \(h_1\), и результатом будет более низкая скорость ветра.
