工程實務上可接受計算流體動力學模擬

　 依據本研究獲得之經驗，謹提出工程實務上可接受計算流體動力

學 模 擬 準 則 之 初 步 建 議 如 後 ：

1. CFD 在分析建築鄰近風場與評估結構受風效應上扮演之角色 與 風 洞 試 驗 相 比，在 分 析 上 計 算 流 體 動 力 學 在 人 力、物 力 與 時 效 上 具 有 優 勢 ， 具 有 重 覆 性 ， 且 沒 有 因 雷 諾 數(Reynolds number)引致之 誤 差。同 時，所 有 變 數 全 時、整 場 資 料 之 獲 得 有 利 於 系 統 化 與 細 部之 檢 視 與 評 估。研 究 中 發 現，在 一 個 單 純 地 況 與 建 築 外 形 的 問 題 中，隨 著 採 用 軟 體 與 方 法 之 不 同，其 得 到 的 數 值 模 擬 結 果 優 劣 互 見。就 技術 面 而 言 ， 應 用 CFD 以分析建築鄰近風場與評估結構受風效應是可行 的。然 而，分 析 者 數 值 分 析 之 能 力 需 經 肯 定，使 用 之 軟 體 應 有 足 夠 之 可 信 度，最 好 部 份 或 局 部 變 數 能 有 試 驗 數 據 或 理 論 值 之 佐 證，以 確保 分 析 結 果 之 正 確 性。隨 著 計 算 硬 體、軟 體 與 處 理 技 術 之 快 速 發 展，CFD 方 法 應 用 之 成 熟 度 當 日 益 精 進 。 至 少 ， 現 階 段 CFD 之應用可以配合 風 洞 試 驗 進 行 分 析 ， 達 到 相 輔 相 成 之 效 。

2. 紊流模型之選擇

無 論 是 依 據 本 研 究 或 相 關 研 究(Murakami 等 [2] 、 Murakami 與 Mochida[5])之結果，針對屬於鈍體流(bluff body flows)類型之建築風 場 問 題，使 用 LES 之模擬結果明顯較 k-ε 佳。在工程實務分析上，應 採 用 LES 為宜。

3. 計算區域之選取

當 主 體 建 築 之 鄰 近 區 域 存 在 不 可 忽 略 之 地 物 或 地 形 變 化( 如 山 區 、 峭 壁 、 懸 崖 、 河 谷 等)時 ，CFD 之 計 算 區 域 應 比 照 風 洞 試 驗 之 選 定 原 則。若 經 專 業 認 可 的 判 定，鄰 近 區 域 地 物 或 地 形 變 化 在 可 忽 略 之 前 提 下，依 據 本 研 究 之 結 果，主 體 建 築 上 游、下 游、兩 側 與 頂 側 淨 空

第五章 研究成果與檢討

應 至 少 為 3H、6H、2H、2H(H 為主體建築高度)。

4. 計算格網之採用

應 用 CFD 分析建築鄰近風場與評估結構受風效應時，應證明或

經 專 業 認 可 所 採 用 計 算 格 網 之 細 密 度 已 足 以 提 供 正 確 之 結 果(或 格 網 細 密 度 引 致 之 誤 差 在 可 接 受 範 圍 內)。 以 本 研 究 應 用 LES 之 結 果 為 例 ， 最 小 計 算 格 網 之 尺 寸 應 不 超 過 0.025D。

5. 數值模擬邊界條件之給定

應 用 CFD 分析建築鄰近風場與評估結構受風效應時，數值計算

採 用 之 邊 界 條 件 應 合 理 並 經 專 業 認 定。入 流 邊 界 條 件 之 給 定 需 符 合 現 地 大 氣 風 況，此 與 風 洞 試 驗 之 考 量 相 同；應 用 LES 進行分析時，亦應 在 風 速 擾 動 量 上 作 合 理 之 給 定 。

6. 數值模擬時間增量

針 對 非 恆 定 風 場 情 況 之 模 擬 ， 時 間 增 量(time increment)應小，以 確 保 數 值 結 果 之 收 斂 度，並 需 證 明 此 時 間 增 量 已 不 致 造 成 物 理 現 象 失 真 之 結 果 。

7. 數值模擬運算真時

在 數 值 模 擬 運 算 中 ， 為 獲 得 正 確 之 統 計 結 果 ， 其 真 時(real time) 應 足 夠 長 ， 此 需 經 數 值 結 果 之 證 明 。