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第四章 研究成果與討論 第一節 研究成果
本研究完成 1/250 縮尺、1/100 縮尺與 1/50 縮尺之 B 地況與 C 地況之擺 設方式，與相關流場剖面量測。針對本研究目前完成之成果，茲逐項分述如 後：
一、 資料蒐集方面
1. 蒐集國內外規範對於地況剖面之相關參數資料、風速剖面之建議值與 容許之誤差範圍。
2. 整理入流上游被動設施之相關研究與建議，主要包含三角渦流產生器 之尺寸設計方式與地表粗糙元素尺寸與擺設理論。
二、 風洞試驗方面
1. 完成 B 地況與 C 地況三種不同縮尺之渦流產生器設計與製作。
2. 完成上述各縮尺地況之剖面量測與確認，更新上游被動設施之尺寸與 擺設條件，提供平均風速剖面、紊流強度剖面、積分長度尺度剖面與 風速頻譜資料。
3. 由研究過程之試驗結果歸納出地況剖面之調整方式，提供後續若需更 改重製風速剖面調整之依據。
4. 測試不同縮尺之流場與不同縮尺模型之影響，以現地試驗資料進行典 型位置之壓力數據比對，說明流場縮尺與模型縮尺之正確性與可能造 成之誤差成因。
5. 依照前述所有試驗結果，本案檢視各縮尺地況之剖面資料，檢視其橫 向均勻性、紊流強度分布與積分尺度等，由第二測試區量測圓盤中心
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為原點，將各縮尺地況建議之模型擺設或量測區域列於表 4.1，由試 驗結果判斷於該區域內應可保持可靠之風速資訊，若超過該區域則需 另確認風速剖面是否符合需求。而模型高度限制則為參考資料，經檢 視試驗資料後，若超過該建議高度則其平均風速應仍在範圍內，而紊 流強度略為偏低，可能影響試驗結果，但無強制規定僅供參考。
表 4.1 各縮尺地況量測建議範圍 (單位：cm)
左右量測範圍 前後量測範圍 建議模型高度上限
1/250 C 地況 115 60 70
1/100 C 地況 100 60 50
1/50 C 地況 120 60 120
1/250 B 地況 100 60 110
1/100 B 地況 60 60 120
1/50 B 地況 60 60 120
(資料來源：本研究整理)
第二節 問題檢討與對策
一、 風速剖面均勻性
研究中發現文獻中建議之渦流產生器與指數剖面之設計方式，在渦流產 生器小於 4 支之情況似乎不完全適用，尤其是 6 倍高度後之剖面均勻性可能 不符合預期，需再往上游移動以加大後方混合區域提升均勻性。此造成實驗 需大量量測剖面資訊，依試驗結果調整被動設施位置，造成試驗時程增加。
但經多次試驗後，已得初步調整經驗，應可減少後續試驗調整時間。
二、 風速剖面近地表之調整
在本研究過程中發現，渦流產生器提供整體剖面上半部之冪次分佈，而 在剖面近地表下半部分主要仍為地表粗糙元素提供之糙度控制，現今內政部 建築研究所之風洞實驗室與設計規劃初期設計製作了單一尺寸之鐵製粗糙元 素，其幾何外型尺寸為矩形如圖 3.5 所示，有三種對應上游之投影面積，但
第四章 研究成果與討論
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於前人研究中以方型尺寸最為廣泛討論，並存在理論推導與實驗比對資料可 供參考，後續可增加地表粗糙元素之尺寸提供剖面細部調整之靈活度。
三、 紊流積分長度尺度問題
縱向積分長度尺度常以 Counihan (1967)提出之經驗公式表示：
m x
u Cz
L
其中 C 與 m 為經驗迴歸係數，但於實場量測之結果顯示積分長度尺度 存在很高之不確定性，再者，若探討在分離區內之壓力分佈，小尺度渦流攜 帶之動量，在分離泡內會促進再接觸現象發生，並強烈地影響分離點周圍之 壓力分佈，而此現象與積分尺度並無明顯關聯。另在一般傳統風洞中，難以 達成小縮尺之積分尺度模擬，原因為實際現場之尺度太大，於風洞尺寸規模 下無法容納大尺度渦流，由於上述原因，於風洞試驗時雖然剖面之紊流強度 相等，但其內含之擾動頻率與能量可能不同，也可能不會產生相似之空氣動 力學效應，於試驗時需審慎選定風速剖面與分析量測結果。
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