本文是利用風洞來探討圓斷面煙囟在大氣邊界層中因渦散分離所引起的橫風向振動問 題。 首先,於風洞中利用阻牆、錐形擾流板和粗糙元素等構件的組合模擬平坦地形之大氣 紊流邊界層,所模擬出的流場其平均風速剖面、紊流強度、紊流特徵尺度及紊流頻譜 等特性的均與真實流場相近似。其次,依據幾何相似律以較堅硬的材料設計出兩個壓 力模型。依據氣彈性模擬參數以”Devcon”材料設計出三個彈性模型。先以線性粗糙 物加在壓力模型上,測量其四週之壓力分佈,並與實體之壓力分佈相比較,證實加上 線性粗糙物後,能模擬出與實體相近似的高雷諾數流,並將此線性粗糙物加在彈性模 型上即可於低雷諾數(10^3∼10^4)之風洞中,預估於高雷諾數實場中(10^6 ∼1067)之圓形斷面之結構物的橫風向振動反應了。 實驗結果顯示: 以壓力模型測試結構於表面光滑及加上線性粗糙物後的平均壓力分 佈與渦散分離的現象,與實體比較後,證實加上線性粗糙物後能成功的模擬出高電諾 數流。而彈性模型於加上此線性粗糙物後,測試其橫風向振動反應,結果題示此法能 有效的預測出實體煙囟的橫風向頂點振動變位反應。另由兩模擬相同實體之不同幾何 縮尺的彈性模型之振動變動反應,可知在做圓斷面實體煙囟模型模擬時,模擬參數中 的幾何縮尺項可加以放寬。
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