Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm

Bereiche | Tage | Auswahl | Suche | Downloads | Hilfe

DY: Dynamik und Statistische Physik

DY 46: POSTER II

DY 46.16: Poster

Donnerstag, 26. März 1998, 14:30–17:30, B

Wie erklären sich geschwindigkeitsabhängige Rauhigkeitslängen in Windprofilen? — •Nikolaus von der Heydt und I. von der Heydt — Institut für Umweltphysik Göttingen, Physik zum Leben, Landolfshausen

Typische Längen D von Oberflächenstrukturen auf der Erde sind i. allg. viel groößer als die Dicke ν/u^* der zähen Unterschicht, die bei spürbarem Wind schon kleiner als 0,1 mm ist. Es handelt sich also um aerodynamisch ”rauhe” Oberflächen bei Reynoldszahlen Du^*/ν >> 1. Im logarithmischen Höhenprofil der Windgeschwindigkeit u(z) = u^*/κ lnz/z_o wird deshalb z_o durch D bestimmt (mit ”logarithmischer” Genauigkeit) und üblicherweise als von der Schubspannung σ = ρ u^*2 unabhängig angesehen. Aus Häufigkeitsverteilungen der Windgeschwindigkeit, gemessen in verschiedenen Höhen über so unterschiedlich rauhen Oberflächen wie Wasser oder Wald, läßt sich jedoch zeigen (*), daß z_o abnimmt mit wachsender Geschwindigkeit u_r in einer Referenzhöhe z_r; das bedeutet, da_ die relative Höhenzunahme (du/dz)/u_r abnimmt. Eine Erklärung dafür ergibt sich aus der Flexibilität der Oberflächen von Wasser, Wiese oder Wald: die Schubspannung σ an solchen Oberflächen wächst auch bei hohen Reynoldszahlen schwächer als mit u_r² an. Mit Hilfe dieser Ergebnisse läßt sich die Genauigkeit von Windpotentialberechnungen deutlich verbessern.

(*) I. von der Heydt, N. von der Heydt: Verhandl. DPG (VI) 32, 668 (1997)