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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:王世偉
研究生(外文):Shi-Wei Wang
論文名稱:二維雙方柱氣動力干擾現象之研究
論文名稱(外文):A study of the aerodynamic interference effects of twin cylinders with a square close section
指導教授:方富民方富民引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:二維雙方柱橫風向位移反應氣動力阻尼共振風速
外文關鍵詞:twin square cylindersaerodynamic damping
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為了對群體形式之高層結構物受風作用的氣動力現象作更進一步的了解,本研究針對二維雙方柱在不同間距排列位置下進行風洞實驗,探討下游柱體受風作用所產生的垂直向位移反應。希望能藉由單方柱的氣動力資料出發,以修正外力載重的方式,表現出雙方柱的氣動力干擾行為,並建立出經驗模式,而希望未來能與三維柱體實驗成果相互比較。
研究結果發現,雙方柱因不同間距位置的排列方式,下游方柱會因上游方柱的影響,產生加強或是抑制垂直向位移的氣動力反應,並且會影響我們預測共振風速位置,於是針對固定雙方柱做風力頻譜分析,發現由於雙方柱柱體與柱體間相互影響流場,改變了柱體的渦散頻率,因此共振風速無法由單柱推估出,於是針對雙方柱的排列位置進行分析找出相關的經驗式,由經驗式與各位置氣動力阻尼值,求出雙方柱在各位置下的橫風向位移反應,與實驗值相比較下發現有不錯的吻合。
In order to be done further understanding the tall buildings by the aerodynamic phenomenon of wind. This research carries on the experiment of wind-tunnel under the circumstances that different intervals arrange the position to twin cylinders with a square close section. To confer the downstream cylinder to incur wind loading to produce vertically response. Hope to understanding aerodynamic data of the single square cylinders, by way of set up experience formula. Demonstrate of the aerodynamic interference effects of twin cylinders with a square close section, and hope tocompare each other with the experiment achievement of 3-D cylinder in the future.
Different intervals position of twin square cylinders, will be produced strengthened or suppressed vertically response and will influence us to predict the position of wind speed of resonance. Find that because flow field influences each other among the twin square cylinder. Then analyse that find out relevant experience formula of twin square cylinder in the permutation position. By the experience formula to calculate aerodynamic damping and vertically response, find the same as experiment value.
中文摘要............................................................i
英文摘要........................................................... ii
目錄...............................................................iii
表目錄............................................................. v
圖目錄............................................................. vi
符號說明 ......................................................... viii
第一章、緒論.........................................................1
1-1、前言.........................................................1
1-2、研究動機與目的...............................................2
1-3、研究方法.....................................................3
1-4、本文組織.....................................................4
第二章 理論背景及相關研究..........................................5
2-1、鈍體氣動力行為...............................................5
2-2、結構動力特性.................................................5
2-3、風對結構物之作用.............................................8
2-4、氣彈力現象...................................................8
2-5、氣動力勁度與氣動力阻尼......................................10
2-6、結構物受風力作用之位移反應..................................12
2-7、方柱體之渦致振動............................................14
第三章 實驗設置與量測方法..........................................16
3-1、風洞試驗....................................................16
3-2、資料量測....................................................16
3-2-1 壓力轉換器.............................................16
3-2-2 皮托管.................................................17
3-2-3 雷射位移計.............................................17
3-2-4 資料擷取系統...........................................18
3-3、模型之製作配置..............................................19
3-3-1 固定柱模型之製作.......................................19
3-3-2 氣彈柱模型之製作.......................................19
3-3-3 模型管線配置與風壓量測.................................19
3-3-4 氣彈力模型配置.........................................20
3-4、壓力量測系統的率定..........................................20
3-5、自然頻率及阻尼比............................................21
3-6、氣動阻尼計算................................................22
第四章實驗結果與討論...............................................24
4-1、橫風向位移反應..............................................24
4-1-1單一方柱...............................................24
4-1-2雙方柱順風向間距排列對柱體的影響.......................24
4-1-3雙方柱橫風向間距排列對柱體的影響.......................25
4-2、雙方柱排列位置對風壓作用的影響..............................27
4-3、雙方柱排列位置對共振風速影響................................28
4-4、氣動力阻尼..................................................29
4-5、討論........................................................30
第五章、結論與建議.................................................32
5-1、結論.......................................................32
5-2、建議.......................................................33

參考文獻...........................................................34




表目錄

表 3-1 氣彈力模型基本特性.........................................37
表 4-1 單一方柱表面風壓實驗值結果比較.............................37
表 4-2 各位置下共振氣動力阻尼值 ................................38





















圖目錄

圖3-1 實驗風洞示意圖 ............................................39
圖3-2 壓力轉換器.................................................40
圖3-3 雷射位移計.................................................40
圖3-4 固定方柱模型示意圖.........................................41
圖3-5 氣彈力模型示意圖...........................................42
圖3-6 固定方柱模型風洞側視圖.....................................43
圖4-1 雙方柱實驗設置示意圖.......................................44
圖4-2 固定單方柱風力頻譜.........................................45
圖4-3 單方柱實驗值與計算值位移反應比較...........................45
圖4-4 Y=0D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........46
圖4-5 Y=0.5D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖......47
圖4-6 Y=1D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........48
圖4-7 Y=1.5D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖......49
圖4-8 Y=2D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........50
圖4-9 Y=3D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........51
圖4-10 Y=4D不同的順風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........52
圖4-11 X=2D不同的橫風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........53
圖4-12 X=3D不同的橫風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........54
圖4-13 X=4D不同的橫風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........55
圖4-14 X=5D不同的橫風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........56
圖4-15 X=7D不同的橫風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........57
圖4-16 X=9D不同的橫風向間距與各風速下的平均位移反應比較圖........58
圖4-17 最大位移反應與位置關係圖...................................59
圖4-18 固定雙方柱風力頻譜(X=2D,Y=1D、1.5D).......................60
圖4-19 固定雙方柱風力頻譜(X=2D,Y=1D、1.5D).......................61
圖4-20 共振風速與柱體位置關係圖...................................62
圖4-21 共振風速與柱體位置關係圖...................................63
圖4-22 實驗值與回歸值在4種X間距下的共振風速比較圖...............64
圖4-23 Y=0D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖.................65
圖4-24 Y=0.5D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖...............66
圖4-25 Y=1D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖.................67
圖4-26 Y=1.5D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖...............68
圖4-27 Y=2D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖.................69
圖4-28 Y=3D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖.................70
圖4-29 Y=4D實驗值和計算值平均位移反應與風速關係圖.................71
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