Benützer:
Über die Oberfläche fließen
Konzept 
Der Wind entspricht einer Luftmasse, die parallel zur Oberfläche strömt und aufgrund der Wechselwirkung mit der Oberfläche ein Geschwindigkeitsgefälle aufweist. Dieses Gefälle ist an der Oberfläche null und nimmt mit zunehmender Entfernung von ihr zu. Die Beziehung zwischen die Windgeschwindigkeit mit Höhe ($V_z$) und die Höhe über dem Boden ($z$) folgt einer logarithmischen Funktion:
$V_z \propto \ln z$
Die Form dieser Funktion hängt von der Rauheit der Oberfläche ab, die durch den Parameter die Rauheitslänge ($z_o$) repräsentiert wird, der wiederum von der Oberflächenstruktur abhängt:
Zusätzlich hängt die Windgeschwindigkeit in der Höhe von der Geschwindigkeit ab, die in 10 Metern Höhe über dem Boden gemessen wurde, die durch die Reibungsgeschwindigkeit ($u$) charakterisiert wird. Das Geschwindigkeitsprofil mit der Höhe wird wie folgt modelliert:
| $ V_z = \displaystyle\frac{2}{5} u \ln\left(\displaystyle\frac{ z }{ z_o }\right)$ |
ID:(762, 0)
Spannung auf der Oberfläche
Konzept
Wenn die Luftmasse über den Körper gleitet, neigt sie dazu, die Oberfläche mitzureißen, was ein Scherspannung durch Oberflächenreibung ($\sigma_a$) erzeugt:
Dies hängt von die Luftdichte ($\rho_a$) und einer Geschwindigkeit ab, die mit der Reibung verbunden ist, die wir als die Reibungsgeschwindigkeit ($u$) bezeichnen, wie folgt:
| $ \sigma_a = \rho_a u ^2$ |
ID:(763, 0)
Druck auf der Oberfläche
Konzept
Der Druck auf der Oberfläche ($p_z$), das senkrecht zur Oberfläche wirkt:
Dieser Faktor wird mit einem Faktor korrigiert, der von der Form des Körpers, der Aerodynamischer Formfaktor ($C_a$), abhängt, und einem Faktor, der aus den Schwankungen aufgrund von Turbulenzwirbeln, der Reduzierung des Flächendrucks ($q_z$), resultiert, was zu führt:
| $ q_z = \displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_z ^2 C_d C_a$ |
Daraus kann der Druck auf der Oberfläche ($p_z$) berechnet werden, was zu führt:
| $ p_z = p_0 - q_z $ |
ID:(768, 0)
Aerodynamischer Formfaktor
Konzept
Die Auswirkungen des Windes auf eine Struktur hängen von der Richtung ab, in der er auf die Oberfläche trifft. Wenn die Windrichtung durch einen Pfeil dargestellt wird, ergeben sich folgende Szenarien:
| W | windwärts (gegen den Wind) |
| S | seitlich |
| L | leewärts (mit dem Wind) |
| U | Dachneigung gegen den Wind |
| R | Dachneigung mit Seitenwind |
| D | Dachneigung mit dem Wind |
Um diese Konzepte besser zu verstehen, können Beispiele in der Norm AS/NZS 1170.2 konsultiert werden:
Zusammenfassend kann der aerodynamische Formfaktor durch einen Faktor modelliert werden, der vom Winkel zwischen der Normalen zur Oberfläche und der Windrichtung abhängt. Basierend auf experimentellen Daten verschiedener Formen kann dieser Faktor durch eine Formkurve approximiert werden:
Es ist wichtig zu erkennen, dass die Funktion darauf hinweist, dass es Bereiche mit positivem Druck gibt, aber auch Bereiche mit negativem Druck, die Bereiche sind, in denen der Wind buchstäblich saugt.
ID:(760, 0)
Modell
Konzept
Parameter
Variablen
Berechnungen
zu 
, dann die Variable auswählen: 
zu 
Berechnungen
Berechnungen
Variable 
Gegeben Berechnen 
Ziel : Gleichung Zu verwenden 
Gleichungen
$ C_a = 0.3445 \theta ^2 - 1.4961 \theta + 0.8$
C_a = 0.3445* theta ^2 - 1.4961* theta + 0.8
$ p_z = p_0 - q_z $
p_z = p_0 - q_z
$ q_z = \displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_z ^2 C_d C_a$
q_z = rho_a * V_z ^2* C_d * C_a /2
$ \sigma_a = \rho_a u ^2$
sigma_a = rho_a * u ^2
$ V_z = \displaystyle\frac{2}{5} u \ln\left(\displaystyle\frac{ z }{ z_o }\right)$
V_z = 2* u * log( z / z_o )/5
ID:(764, 0)
Geschwindigkeit mit Höhe
Gleichung
Die Windgeschwindigkeit mit Höhe ($V_z$) hängt von die Höhe über dem Boden ($z$) ab. In der Regel ist es an der Oberfläche praktisch vernachlässigbar und erreicht den in den meteorologischen Berichten angegebenen Wert in einer Höhe von 10 Metern. Seine Variation wird durch die Geländeunebenheiten, ausgedrückt durch die Rauheitslänge ($z_o$), und durch die Reibungsgeschwindigkeit ($u$) beeinflusst, wie folgt:
| $ V_z = \displaystyle\frac{2}{5} u \ln\left(\displaystyle\frac{ z }{ z_o }\right)$ |
ID:(757, 0)
Spannung an der Oberfläche
Gleichung
Der Scherspannung durch Oberflächenreibung ($\sigma_a$) wird durch die Masse der Luft erzeugt, die über die Oberfläche strömt. Diese wird durch die Reibungsgeschwindigkeit ($u$) und die Luftdichte ($\rho_a$) gemäß der folgenden Gleichung beschrieben:
| $ \sigma_a = \rho_a u ^2$ |
ID:(758, 0)
Reduzierung des Drucks auf die Oberfläche
Gleichung
Der Reduzierung des Flächendrucks ($q_z$) ist der Druck pro Flächeneinheit, um den er auf der Oberfläche des Körpers abnimmt. Es wird als Modifikation des Bernoulli-Modells modelliert, das durch die Luftdichte ($\rho_a$) und die Windgeschwindigkeit mit Höhe ($V_z$) charakterisiert ist, wobei die Dynamik mit die Dynamischer Reaktionsfaktor ($C_d$) und die Geometrie mit der Aerodynamischer Formfaktor ($C_a$) korrigiert wird:
| $ q_z = \displaystyle\frac{1}{2} \rho_a V_z ^2 C_d C_a$ |
ID:(759, 0)
Druck auf die Oberfläche eines Körpers
Gleichung
Der Druck auf der Oberfläche ($p_z$) ist gleich der Luftdruck ($p_0$) reduziert um der Reduzierung des Flächendrucks ($q_z$):
| $ p_z = p_0 - q_z $ |
ID:(776, 0)
Aerodynamischer Formfaktor
Gleichung
Der Aerodynamischer Formfaktor ($C_a$) kann als Funktion von der Windwinkel ($\theta$) modelliert werden, um die Beiträge zum Druck von den verschiedenen Oberflächen des Objekts zu schätzen. Dieses Modell basiert auf Konstanten, die aus Messungen an verschiedenen Objekten abgeleitet wurden:
| $ C_a = 0.3445 \theta ^2 - 1.4961 \theta + 0.8$ |
ID:(761, 0)