第二章 內邊界層之風洞試驗
2.4 量測結果
本實驗風洞之風扇轉速為120 Hz，平均風速約為 11.0 m/s。風速的量 測使用二維 X-type 熱絲探針(TSI, model 1243-20)和定溫式熱線流速 儀(TSI, IFA300)，可量測縱向（x 方向）和垂向（z 方向）的紊流風
(1) 平均風速剖面 料的樣本數(Sampling no.)，f = 1/∆ 為取樣頻率(Sampling frequency)，
頻率的因次為[1/T]，頻率常以 Hz 表示。
t T=N∆t
t
圖18、圖19、圖20分別為流況BL4、BL9、BL11在風洞試驗段的 中心線(y = 0.0 m)處下游距離x = 25.5 m之平均風速剖面圖。相對的，
圖21、圖22、圖23 分別為流況BL4、BL9、BL11的之平均風速剖面 以全對數方式表示，若以羃律(Power law)描述風速分佈分佈：
示此流況適用於都會地區。
圖19和圖22為流況BL9在不同風速（平均風速約為7.06 m/s、11.0 m/s、12.53 m/s）下的平均風速剖面圖，求得之指數α和梯度高度δ皆 十分接近，表示指數α和梯度高度δ不會隨平均風速而變。
(2) 紊流強度剖面
紊流速度的變化程度可以均方根(Root Mean Square, rms)速度表 示： (Turbulence intensity)代表紊流速度變化的劇烈程度：
%
w’/Uo隨著高度z增加而遞減。但無論在任河流況中其垂向紊流強度皆 小於縱向紊流強度。
(3) 流場側向的均勻性
流場的側向均勻性，如圖27至圖32所示。圖27、圖29、圖31分 別為流況BL4、BL9、BL11中，在兩個不同高度 z = 0.5 m、1.0 m平 均風速之側向分佈圖，此圖顯示此邊界層的平均風速在側方向的變異 並不大。第一測試區的寬度為4.0 m，但量測時熱絲探針的連接纜線 (cable)不夠長，僅能量測到距離中心線左右各1.0 m處。
圖28、圖30、圖32分別為流況BL4、BL9、BL10中，在兩個不同 高度 z = 0.5 m、1.0 m縱向與垂向紊流強度u’/Uo、w’/ Uo 之側向分佈 圖，由圖28可以發現在高度 z = 0.5 m處，縱向紊流強度約為13%、垂 向紊流強度約為5%；由圖30可以發現在高度 z = 0.5 m處，縱向紊流 強度約為13%、垂向紊流強度約為5%；在高度 z = 1.0 m處，縱向紊 流強度約為8%、垂向紊流強度約為3%；由圖32可以發現在高度 z = 0.5 m處，縱向紊流強度約為20%、垂向紊流強度約為6%；在高度 z = 1.0 m處，縱向紊流強度約在12%、垂向紊流強度約為5%。但基本上，
此邊界層流在側方向的均勻性極佳，故可視為二維邊界層流。
(4) 紊流頻譜
利用傅立葉轉換(Fourier transform)可將流速由時間域轉換至頻
頻譜密度函數(Spectral density function)定義為：
[
X (f) X (f)]
單位為Hz。柯莫葛洛夫(Kolmogorov)於 1941 年利用因次分析推導得 紊流流速頻譜有一段慣性次階(Inertial subrange)：
Su(k)=C1ε2/3 k1−5/3
式中ε為紊流動能消散率(Turbulent energy dissipation rate)，k1為波數 (Wave number)，C1為正比常數。柯莫葛洛夫所預測的-5/3斜率亦繪 於圖中，由圖中可發現量測得之紊流流速頻譜滿足柯莫葛洛夫所預
將紊流流速的自相關函數 R(Auto-correlation function)積分便可得到 積分時間尺度。積分時間尺度代表紊流流速的特徵時間。
圖36、圖37、圖38分別為流況BL4、BL9、BL11之縱向積分長 度尺度之分佈圖，其分佈情形類似紊流強度。而在近地層之外(z > 20 cm)，積分長度尺度隨著高度z增加而遞減；近地層之內(z < 20 cm)，
積分長度尺度隨著高度z增加而遞增。此結果符合Counihan (1975)：
積分長度尺度隨著粗糙長度增加而遞減。