臺灣博碩士論文加值系統

本文旨在探討高層建築於都市地形紊流場中，表面風壓相關性之風洞試驗分析。實驗過程中，應用環境風洞進行都會區之中性大氣紊流邊界層之模擬。實驗之進行，係將1/500之縮尺模型置於風洞試驗段下游處之風洞轉盤上，以同步取樣的操作方式，量測建築物模型各面上風壓孔測點。並分析研究其彼此間之相關統計特性。
實驗結果指出:
（1） 都會地形迫近流場的模擬，符合於風場與模型之雷諾相似性；且風場特性參數與前人相近，可知所模擬出之流場是可信的。
（2） 迎風面上擾動風壓之機率密度函數近似高斯常態分佈；側風面上擾動風壓之分佈曲線的尾部則因風攻角的改變而有所變化；背風面與頂面上擾動風壓之機率密度函數相較於高斯常態分佈，則顯得較為集中。
（3） 在建物模型之各受風面上，中頻區之風壓能譜分佈均大致和風速頻譜般，呈現慣性次階的現象。此外，當風攻角作0 o、15 o、30 o、45 o的改變時，其能量分佈就各取樣設計組別而言互有增長變化，並於高頻區時有能量跳動顯著的情形發生。
（4） 相關函數分析上，分別就風攻角的變化、受風面的不同、接近或遠離銳緣（leading edge）處作比較討論。結果顯示，在兩受風面上量測表面風壓時，同時取兩面接近銳緣處之測點或同時取兩面遠離銳緣處之測點，在風攻角的改變下，其關係強弱的排列是固定不變的。再者，若在同一高程下，取不同受風面之接近銳緣處之風壓孔測點，其相關性將小於同一高程下取不同受風面之遠離銳緣處之風壓孔測點。

The experiments are conducted on the wind tunnel to study the correlations of surface wind pressure of high rise building in the urban terrain type of neutral turbulent boundary layer flow. The geometric scale of 1/500 of square prismatic model is used in the wind tunnel experiment.
Results show that the simulated neutral turbulent boundary layer flow is good in comparison with Counihan’s field data and Von Karman spectrum equation. In the present study, the probability density function (PDF) of fluctuating wind pressure is presented. The wind pressure spectrum and cross spectrum for different measured surface taps are also presented. Wind attack angles on the building surface pressure variations are measured and analyzed.

目錄
摘要 i
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vii
符號說明 11
第一章 緒論 15
1-1 前言 15
1-2 文獻回顧 16
1-3 研究動機及目的 18
1-4 研究方法及內容 19
第二章 紊流邊界層模擬與分析原理 22
2-1 大氣紊流邊界層 22
2-1-1 平均風速剖面（Mean Wind Velocity — Wind Profile） 23
2-1-2 紊流強度（Turbulent Intensity） 26
2-1-3 雷諾應力（Reynolds Stress） 28
2-1-4 紊流尺度（Turbulent Scale） 29
2-1-5 紊流頻譜（Turbulent Spectrum） 30
2-2 風洞模擬之相似性法則 32
2-3 阻塞比效應（Blockage Ratio） 35
2-4 風對結構物之作用 36
2-4-1 鈍體（Bluff Body） 36
2-4-2分離現象（Separation） 37
2-4-3 再接觸現象（Reattachment） 37
2-4-4 渦散作用（Vortex Shedding） 37
2-5風場反應量測 38
2-5-1 熱流速儀 38
2-5-2 X型熱線探針應用與訊號處理分析 39
2-5風壓反應量測 40
2-6 隨機數據理論與分析原理 42
第三章 實驗設置與方法 45
3-1 大氣環境風洞 45
3-1-1 整流段 45
3-1-2 收縮段 46
3-1-3 試驗段 46
3-1-4 動力段 46
3-2 風速量測儀器 47
3-2-1 IFA300恆溫式熱線流速儀 47
3-2-2 熱線探針 47
3-2-3 數位類比轉換器 48
3-2-4 熱偶溫度計 48
3-2-5 孔口噴流校正儀與差壓計 48
3-2-6 天車 49
3-3 風壓量測儀器 49
3-3-1 FCO352 50
3-3-2 FCO352之操作應用 51
3-4 實驗模型 51
3-5 實驗方法 52
3-5-1 迫近流場之模擬 52
3-5-2 熱線探針之校正模式 53
3-5-3 FCO352之校正模式 56
3-5-4 數據量測及採樣技巧 56
第四章 實驗結果與分析討論 60
4-1 迫近流場模擬 60
4-1-1 平均風速剖面（Mean Wind Velocity — Wind Profile） 61
4-1-2 紊流強度（Turbulent Intensity） 62
4-1-3 雷諾應力（Reynolds Stress） 62
4-1-4 紊流頻譜（Turbulent Spectrum） 62
4-2 表面風壓量測 63
4-2-1機率密度函數分析（p.d.f） 64
4-2-2 風壓自（頻）譜分析（Sxx） 65
4-2-3 風壓交（頻）譜分析（Sxy） 66
4-2-4 相關函數分析（γ2） 69
第五章 結論與建議 72
5-1 結論 72
5-2 建議 73
參考文獻 74
附圖 77

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