风压与风速的计算关系.doc

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，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。则结构物受气流冲击的最大压力强度为，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。dlw1dA(w1+dw1)dA以顺流向的压力为正，作用于小段上的合力为，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。由此式可得，注意到，代入前式得，而方程的解为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，代入方程的；而当风速为v时，则，因此，此式即为风速与风压的关系公式，其中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15和绝对干燥的情况下，=0.012018，在纬度45处，海平面上的重力加速度为g=9.8，代入前式得此条件下的风压公式为由于各地地理位置不同，因而和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。而空气重度与当地气压、气温和湿度有关。以此，各地的值均为相同。综上，风压即风机能够令出风口与入风口间产生的压强差。风压可以作为衡量风机“强劲”程度的重要指标，如果将风量比作一把武器的挥击力量，那么风压就是这把武器的锋利程度。风压直接的影响到风机的送风距离。风机出口到散热器翅片虽然距离不长，但考虑到复杂、密集的散热片的影响，要令气流有效地覆盖散热片整体并非想象中那么简单。散热片设计过程中虽然会尽量避免产生过大的风阻，但为了保证充足的散热面积，会对风压提出一定要求。如果配合片状鳍片+风道式设计的散热片，一般不需太大的风压，即可保证空气顺畅流动，达到预期效果；如果配合典型的平行片状鳍片+顶吹式设计的散热片，则要根据鳍片的密度和高度、鳍片间风