第五章 研究成果與檢討
第二節 建議
建 議 一
增 加 應 用 數 值 模 擬 分 析 風 工 程 相 關 研 究 課 題 ： 立 即 可 行 建 議 主 辦 單 位 ： 內 政 部 建 築 研 究 所
協 辦 單 位 ： 行 政 院 其 他 相 關 部 會
研 究 中 應 用 之 微 可 壓 縮 流 風 場 模 擬 軟 體 具 有 不 錯 之 預 測 能 力。依 據 專 家 諮 議 會 議 中 委 員 之 意 見 ， 建 議 爾 後 能 多 提 供 相 關 CFD 應 用 之 研 究 案 ， 以 更 進 一 步 地 發 揮 數 值 模 擬 方 法 在 建 築 研 究 之 功 效 。 建 議 二
針 對 相 關 風 力 設 計 規 範 提 出 了 修 正 建 議 ： 立 即 可 行 建 議 主 辦 單 位 ： 內 政 部 建 築 研 究 所
協 辦 單 位 ： 行 政 院 其 他 相 關 部 會
依 據 模 擬 之 風 速 剖 面 與 現 行 規 範 在 位 移 厚 度 之 比 較 結 果，研 究 中 針 對 地 形 係 數 (Kzt)提 出 了 修 正 建 議 (詳 表 5-1)，以 為 爾 後 相 關 規 範 修 訂 之 參 考 。
建 議 三
於 建 築 研 究 所 風 洞 試 驗 室 增 設 CFD 實 驗 室 或 研 究 團 隊 ： 中 長 期 建 議 主 辦 單 位 ： 內 政 部 建 築 研 究 所
協 辦 單 位 ： 行 政 院 其 他 相 關 部 會
國 際 知 名 的 大 型 風 洞 試 驗 室 多 配 置 有 CFD 實 驗 室 或 研 究 團 隊 ， 除 了 在 實 驗 上 提 供 服 務 能 量 外，亦 能 配 合 數 值 計 算 以 建 立 數 值 風 洞 的 機 制 ，在 風 場 分 析 上 達 到 相 輔 相 成 之 功 效 。建議未來建 研 所 風 洞 試 驗 室 應作 CFD 實 驗 室 或 研 究 團 隊 建 制 之 規 劃，以 更 提 昇 其 服 務 能 量 與 研 究 能 力 。
附錄一 期中會議意見回覆
3. 報 告 書 第 24 頁 採 不 同 的 來 流 邊 界 層 緣 風 速 Uδ=11 及 14 m/s，與 模 型 上 量 測 之 風 速 剖 面 是 否 會 有 差 異 ， 請 加 以 說 明 。
4. 報 告 書 第 28 頁 (4.6)、 (4.7)與 (4.9) 式 中 ， xj是 否 應 為 xi？ 5. 數 值 模 式 中 靠 近 邊 壁 處 是 否 有
使 用 牆 函 數 (wall function)？
6. 建 議 本 研 究 就 紊 流 強 度 剖 面 ， 比 較 數 值 模 擬 與 風 洞 試 驗 所 得 結 果 之 差 異 性 。
四 、 海 洋 大 學 張 景 鐘 教 授 ： 1. 本 研 究 以 風 場 數 值 模 擬 為 主 ，
風 洞 試 驗 為 輔 ，建 議 增 加 實 地 量 測 ， 進 行 三 項 資 料 比 對 ， 則 本 研 究 成 果 將 更 有 正 確 性 。
報 告 中 風 速 剖 面 圖 形 均 以 無 因 次 之 方 式 呈 現。儘 管 風 速 有 程 度 上 的 差 異，然 驗 證 部 份 之 數 值 模 擬 係 依 據 風 洞 試 驗 量 測 剖 面 作 為 輸 入 與 比 對 之 基 礎，應 不 致 造 成 問 題 。
謝 謝 指 正，報 告 書 中 已 修 正 (4-6) 式 、 (4-7)式 、 (4-9)式 。
一 般 使 用 k-ε紊流模型時確需使 用 牆 函 數 以 彌 補 紊 流 消 散 率 (ε) 在 反 映 固 體 邊 界 條 件 物 理 特 性 之 不 足。然 在 本 研 究 中 數 值 模 擬 係 採 用 空 間 平 均 之 大 渦 紊 流 模 式 ， 並 無 使 用 牆 函 數 之 必 要 。 依 委 員 建 議，已 於 期 末 報 告 中 納 入 風 速 剖 面 擾 動 量 之 討 論 。
本 研 究 在 計 畫 書 中 設 定 以 數 值 模 擬 與 風 洞 試 驗 之 驗 證 的 方 法 執 行，主 要 著 眼 於 此 二 方 式 在 執 行 時 之 風 場 情 況 可 以 作 有 效 的 掌 控。誠 然，現 場 監 測 更 能 增 益 成 果 之 充 實 度，然 其 涉 及 相 當 之 工 作 能 量 與 必 要 之 設 備，且 應 以 長 期 持 續 之 方 式 進 行。在 本 計 畫
2. 本 研 究 所 提 之 懸 崖 、 山 脊 與 山 丘 三 種 情 況 之 名 詞 定 義 、圖 形 與 文 字 說 明 宜 更 加 明 確 。
3. 風 洞 試 驗 中 懸 崖 模 型 之 上 昇 坡 採 用 餘 弦 波 (cosine curve)， 山 脊 模 型 下 降 坡 段 採 直 線 斜 坡 製 作 ，與 規 範 圖 形 示 意 圖 皆 採 圓 滑 曲 線 有 所 不 同 ，請 說 明 考 量 理 由 。
為 避 免 混 淆 並 提 高 規 範 之 親 和 度，本 計 畫 已 針 對 現 有 規 範 中 有 關 特 殊 地 形 之 中 文 名 詞 (懸 崖 、 山 脊 )與 相 關 之 圖 示 提 出 修 正 建 議 。
由 於 風 洞 地 板 為 水 平 面，模 型 之 擺 設 則 有 實 際 技 術 面 的 問 題 待 克 服。於 風 洞 試 驗 中，在 降 低 因 模 型 擺 設 而 引 起 的 風 場 不 確 定 度 前 提 下，於 山 脊 情 況 則 需 於 其 上 游 處 加 設 緩 昇 ( 傾 斜 ) 段 與 水 平 段，以 確 保 來 流 之 風 況 品 質 。 至 於 在 懸 崖 情 況，其 後 亦 需 加 設 水 平 段 與 緩 降 (傾 斜 )段，以 維 持 地 面 之 連 續 性。由 於 風 洞 試 驗 之 結 果 乃 為 數 值 模 擬 驗 證 之 用，而 在 數 值 模 擬 驗 證 中 係 以 風 洞 試 驗 之 來 流 風 況 作 為 入 流 條 件，並 以 量 測 之 風 場 作 為 比 對 之 基 礎 ， 故 無 不 一 致 之 情 形 發 生 。 此 外，在 後 續 系 統 化 模 擬 以 建 構 風 場 資 料 庫 部 份 之 數 值 模 擬 工 作 中，則 不 考 慮 傾 斜 段 與 水 平 段 之 存 在 ， 以 契 合 實 際 之 狀 況 。 最 後，研 究 中 懸 崖、山 脊 與 山 丘 之 坡 面 部 份 係 以 餘 弦 曲 線 描 述，以 確 保 單 側 坡 面 變 化 之 連 續 性 (規 範 中 並 未 針 對 坡 面 之 形 狀 作 明 確 之 定 義 )。
附錄二 期末會議意見回覆
三 、 王 亭 復 技 師 ：
計畫名稱：特殊地形中風速壓剖面之檢討與相關設計規範之 建議
日期：98 年 10 月 8 日下午 2:30
地點：國立中興大學土木環工大樓 328 室 主持人：方富民
出席專家：
中興大學 水土保持系 黃隆明教授
建國科技大學 空間設計系 陳若華教授
虎尾科技大學 休閒遊憩系 梁大慶教授
附錄三 專案諮詢會議意見回覆
專 家 意 見 回 覆
一 、 中 興 大 學 黃 隆 明 教 授 ：1. 在 數 值 模 擬 中 ，計 算 區 範 圍 之 選 定 原 則 為 何 ？ 請 說 明 與 實 際 情 況 之 差 異 。
二 、 建 國 科 技 大 學 陳 若 華 教 授 ： 1. 三 種 特 殊 地 形 中 若 坡 面 過 陡 ，
是 否 會 發 生 極 端 情 況 ？
2. 研 究 中 僅 探 討 x 方 向 之 風 速 (u)， 在 水 平 y 方 向 與 垂 直 z 方 向 如 何 ？
儘 管 探 討 對 象 包 括 二 維 (懸 崖 、 山 脊 )與 三 維 (山 丘 )的 情 況，研 究 中 之 數 值 模 擬 均 以 三 維 之 計 算 進 行，以 獲 得 更 理 想 之 結 果，也 因 而 需 用 大 量 的 計 算 能 量 。 此 外，實 際 問 題 中 涉 及 之 空 間 區 域 應 假 定 為 無 窮 大 者，然 為 兼 顧 計 算 精 確 度 與 計 算 效 益，在 進 行 數 值 模 擬 之 初 即 需 作 計 算 區 範 圍 大 小 對 結 果 準 確 度 之 測 試，以 決 定 計 算 區 範 圍 。
規 範 中 坡 度 指 標 (H/Lh)之 建 議 範 圍 僅 限 於 0.1 至 0.5 間 (坡 度 約 在 25%以 下 )。在 實 際 情 況 若 建 築 物 地 面 坡 度 有 更 陡 之 情 況，建 議 進 行 風 洞 試 驗。事 實 上，依 據 現 有 法 規 ， 陡 坡 屬 禁 建 區 。
整 體 上 ， 風 速 之 大 小 應 考 慮 在 x、 y 與 z 三 個 方 向 之 分 量 。 檢 視 研 究 結 果 發 現，y 方 向 之 風 速 分 量 相 對 相 當 小；坡 面 附 近 雖 然 流 線 有 傾 斜，然 其 風 速 低，故 影 響 並 不 顯 著。當 遠 離 坡 面 時，風 速 漸 增，但 流 線 亦 趨 水 平。另 一 方 面，由 於 規 範 中 僅 以 縱 向 水 平 之 風 速 部 份 呈 現，本 研 究 即 依 循
3. ANSI/ASCE7-05 已 將 A 地 況 刪 除 ， 是 否 有 考 慮 本 地 況 之 必 要 ？
三 、 虎 尾 科 技 大 學 梁 大 慶 教 授 ： 1. 研 究 中 以 位 移 厚 度 (δ1) 作 為 與
規 範 建 議 值 之 比 對 指 標 ，考 量 為 何 ？
2. 建 議 爾 後 能 多 提 供 相 關 CFD 應 用 之 研 究 案 ，以 更 進 一 步 地 發 揮 數 值 模 擬 方 法 在 建 築 研 究 之 效 率 。
在 本 國 規 範 尚 未 隨 之 更 動 前，本 研 究 仍 將 呈 現 A 地 況 之 結 果 。
規 範 中 風 速 壓 之 計 算 係 基 於 準 穩 定 定 理，依 風 速 剖 面 求 得。因 分 析 風 速 剖 面 數 量 繁 多 而 無 法 一 一 作 細 部 比 對，研 究 中 決 定 採 用 風 速 剖 面 垂 直 積 分 的 「 厚 度 」 作 為 指 標。常 用 之 厚 度 指 標 有 位 移 厚 度 (δ1)與 動 量 厚 度 。 前 者 可 以 量 化 顯 示 風 速 剖 面 之 飽 滿 度，應 是 一 個 不 錯 的 選 擇；後 者 乃 表 徵 動 量 虧 損，然 在 物 理 意 義 上 較 不 契 合 本 研 究 分 析 之 需 求。
遵 照 委 員 之 意 見，於 期 末 報 告 中 提 出 建 議 。
專 家 意 見 回 覆
一 、 雲 林 科 技 大 學 彭 瑞 麟 教 授 ：1. 在 規 範 中 高 度 5 米 以 下 係 以 5 米 高 之 風 速 值 計 算 風 速 壓 ，研 究 中 是 否 有 考 慮 ？ 請 說 明 。 2. 實 際 情 況 之 山 形 變 化 未 必 能 以
懸 崖 、山 脊 或 山 丘 等 三 種 基 本 地 形 描 述 ，在 設 計 上 應 如 何 因 應 ？
二 、 大 漢 技 術 學 院 黃 中 和 教 授 ： 1. 研 究 中 僅 針 對 順 風 (along
wind)向 作 探 討，其 結 果 是 否 也 適 用 於 橫 風 (across wind)向 之 設 計 考 慮 ？
2. 在 風 場 數 值 模 擬 中 並 未 考 慮 地 面 之 粗 糙 度 ， 其 引 致 之 差 異 是 否 顯 著 ？
在 計 算 規 範 值 相 應 之 位 移 厚 度 (δ1)時 確 有 考 慮 此 一 因 子 。
實 際 上 山 形 之 變 化 形 式 複 雜，恐 非 規 範 中 三 種 基 本 地 形 作 全 然 之 描 述，在 設 計 觀 念 上 應 以 保 守 為 原 則。甚 而，可 考 慮 以 專 案 研 究 的 方 式 進 行 風 場 之 解 析 。
誠 然，本 研 究 係 以 順 風 向 之 風 速 壓 估 算 為 探 討 之 主 軸，並 未 針 對 橫 風 向 之 效 應 進 行 剖 析。不 過 ， 規 範 之 精 神 應 有 其 一 貫 性，故 本 研 究 之 結 果 應 具 應 用 性 。 在 風 場 數 值 計 算 中 並 未 考 慮 地 面 粗 糙 度 之 影 響，主 要 是 因 為 在 CFD 應 用 中，地 面 粗 糙 度 效 應 之 模 擬 尚 值 研 究 階 段，目 前 尚 無 一 個 可 以 獲 得 精 確 結 果 之 數 值 處 理 方 法。另 一 方 面，由 於 地 面 粗 糙 度 造 成 之 影 響 主 要 發 生 在 極 接 近 地 面 的 地 區，對 整 個 高 度 區 域 中 所 占 比 例 低，其 引 致 之 差 異 應 相 當 有 限 。
三 、 中 興 大 學 黃 玉 麟 教 授 ： 1. 研 究 中 風 速 剖 面 之 模 擬 並 未 考
慮 建 築 物 本 身 對 風 場 之 影 響 ， 請 說 明 。 係 基 於 ，
2. 有 鑑 於 CFD 之 應 用 可 以 獲 得 系 統 化 分 析 之 整 體 性 資 料 ，提 供 相 關 風 力 分 析 詳 盡 之 數 據，建 議 主 管 單 位 爾 後 能 多 提 供 相 關 之 研 究 案 。
實 際 情 況 中 建 築 物 本 身 確 實 會 對 鄰 近 之 風 場 造 成 影 響，繼 而 改 變 其 表 面 風 壓。然 而，在 規 範 中 風 速 壓 之 計 算 係 以 不 考 慮 建 築 物 存 在 之 情 況 下 之 風 速 剖 面 為 基 準，依 據 準 穩 定 定 理 求 得。本 研 究 乃 依 循 規 範 之 既 有 精 神 進 行 風 速 剖 面 之 解 析 。
遵 照 委 員 之 意 見，本 建 議 將 於 期 末 報 告 中 提 出 。
參考書目
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