量測方法

風洞中地表處風場量測方法包括有：(1)風速探針法；(2)紅外線顯像 法；(3)風蝕法；(4)油膜法；(5)地表風速計。以下分述之：

(1) 風速探針法

風洞中常用之風速探針包括有皮托管(Pitot tube)與熱線流速儀(Thermal Anemometer)，皮托管乃利用壓力差異換算平均風速，但皮托管的缺點 為無法量測逆向流與紊流流速。熱線流速儀可以用來量測紊流風場中紊 流擾動速度，為使用於紊流速度量測最廣泛悠久之儀器。熱線流速儀之 探針依其材料可分為熱絲(Hot wire)與熱膜(Hot film)探針，其原理乃利 用電流通過金屬探針會導致探針發熱，而風速會降低探針之溫度，因而 改變探針之電阻，電阻之改變可由惠斯敦電橋來量測。實驗前先找出風 速與探針輸出電壓的校正關係，實驗中便可以電子儀器來量測與記錄紊 流流速之變化。但其缺點為探針極為脆弱，且維修費用昂貴。

(2) 紅外線顯像法(Infrared Thermography)

紅外線顯像法如圖 5.6 所示，以熱水管加熱風洞地板，當風通過地面時 會將部份的熱量帶走，風速愈大帶走的熱量愈多。因此可在風洞的頂部 設置一紅外線照相機感應地表溫度之分佈，再換算成地表風速之分佈。

其優點為可快速且全域地瞭解風速的分佈，但缺點為紅外線照相機價錢 昂貴，且無法量測紊流流速。紅外線顯像法的實驗細節可參見 Wu &

Stathopoulos (1997)。

(3)風蝕法(Wind Erosion Technique)

風蝕法在實驗進行之前，均勻地在模型四周撒上木屑或細砂，然後再逐 次增加風速，因高速的氣流會將木屑吹散，而木屑匯集之處便為低風速 區，如此便可判不同區域的風速強弱。且可在模型四周插上風標顯示風 向之變化，如圖 5.7 所示，但風蝕法的缺點為無法量化高風速區之風速 (Livesey et al., 1990)。

(4) 油膜法

油膜法類似風蝕法乃定性地觀察地表流場的方法，在建築物四周的地面 上均勻地塗抹調配好之油料（二氧化鈦粉末 20 %、油酸 10 %、機油 20

%、煤油 50 %），在啟動風洞之後，強風會吹動地面上油膜，可藉油 膜的流動觀察地表流線的變化，如圖 5.8 所示。

(5) 地表風速計

地表風速計為加拿大學者 Irwin (1981)所發明之地表風速的量測設備，

故又稱為 Irwin Probe。如圖 5.8 所示，地表風速計利用凸出地面之靜壓 管壓力與地面壓力之差異來換算風速。靜壓管凸出地面的高度為 0.5 cm，經縮尺比 1/300 ~ 1/400 放大之後約為行人風場之高度(1.5 m ~ 2.0 m)。地表風速計若配合電子式壓力掃描計可同時量測許多測點之風 速。其優點為堅固耐用且造價低廉，故風洞實驗多採用地表風速計來量 測地表風速。

側視圖

上視圖

圖 5.6 紅外線顯像法

測試之建築物

粗糙元 ^{熱 水 管}

紅外線攝影機

圖 5.7 風蝕法

圖 5.8 油膜法

圖 5.9 地表風速計 1.2

0.3

1.2

0.4 0.1

單位：cm