風場品質量測

第四章風場品質量測及不確定度分析

第一節風場品質量測

本研究在區域斷面風場品質量測位置於第一測試區第一迴轉盤中心，在第一測試區入口下游3m 處，量測截面中心(離地 1.3m，離側邊 2m)，

量測範圍為Y=-0.5m~0.5m，Z= -0.5m~0.5m，間隔為 0.1m，取樣速度為 250Hz，每一點量測時間為 16 秒，在 5m/s、10m/s、15m/s、20m/s 及 25m/s 五個不同風速進行流場品質量測，以下呈現為風場品質量測分析之結果：

mean velocity=5.0709 m/s 5.14

std=0.037594 m/s rstd=0.74138 %

圖 4-1 5m/s 量測區域風速分佈

（資料來源：本研究整理）

08-56 09-18 09-38 09-59 10-19 10-40 11-00 5.2

5.22 5.24 5.26 5.28 5.3

Time (H:M)

V e lo ci ty ( m /s )

Variation of Velocity with Time

圖 4-2 5m/s 量測參考風速時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

08-56 09-18 09-38 09-59 10-19 10-40 11-00 31.5

32 32.5 33 33.5 34

Time (H:M)

T e m p erature (degree C )

Variation of Temperature with Time

圖 4-3 5m/s 量測區域溫度時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

第四章風場品質量測及不確定度分析

表 4-1 5m/s 量測區域風速原始數據分佈

風速

5m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

5.0832 5.1468 5.0962 5.1346 5.1263 5.1226 5.1277 5.1158 5.1187 5.1186 5.1333

+40cm

5.1308 5.1288 5.0948 5.0943 5.1391 5.1250 5.1011 5.1338 5.1424 5.1352 5.1118

+30cm

5.0893 5.1188 5.0938 5.1127 5.1178 5.0912 5.0995 5.0592 5.1203 5.1123 5.1219

+20cm

5.0886 5.0924 5.1078 5.1032 5.0806 5.0725 5.0975 5.1019 5.0993 5.0972 5.1095

+10cm

5.0733 5.0778 5.0674 5.0834 5.1008 5.0790 5.0862 5.0892 5.0919 5.0852 5.0867

中心

5.0637 5.0718 5.0703 5.0498 5.0849 5.0746 5.0766 5.0612 5.0840 5.0800 5.0853

-10cm

5.0622 5.0528 5.0516 5.0696 5.0746 5.0462 5.0461 5.0590 5.0651 5.0249 5.0640

-20cm

5.0391 5.0345 5.0211 5.0449 5.0481 5.0395 5.0424 5.0414 5.0485 5.0196 5.0597

-30cm

5.0225 5.0326 5.0220 5.0386 4.9993 5.0031 5.0421 5.0446 5.0355 5.0463 5.0623

-40cm

5.0327 5.0307 5.0299 5.0389 5.0333 5.0206 5.0281 5.0333 5.0320 5.0427 5.0426

-50cm

5.0105 5.0141 5.0178 5.0304 5.0044 5.0292 5.0206 5.0194 5.0284 5.0177 5.0411

平均值標準差相對標準差(σ)

^平均值 ^{95%信心區間}

(σ²/121^0.5)

5.0709m/s 0.0376m/s 0.7414% ±0.13％

（資料來源：本研究整理）

表 4-2 5m/s 量測區域溫度原始數據分佈

風速5m/s 溫度場

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm

+50cm

31.7434 31.7724 31.7748 31.7850 31.8217 31.8213 31.8662 31.8884 31.8892 31.9095 31.9185

風速10m/s 量測結果如下：

mean velocity=10.0827 m/s std=0.053688 m/s rstd=0.53247 %

圖 4-4 10m/s 量測區域風速分佈

（資料來源：本研究整理）

11-10 11-31 11-51 12-12 12-32 12-53 13-13 10.3

Variation of Velocity with Time

圖 4-5 10m/s 量測參考風速時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

第四章風場品質量測及不確定度分析

11-10 11-31 11-51 12-12 12-32 12-53 13-13 34

34.5 35 35.5

Time (H:M)

T e mper at ure ( degree C )

Variation of Temperature with Time

圖 4-6 10m/s 量測區域溫度時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

表 4-3 10m/s 量測區域風速原始數據分佈

風速

10m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

10.0403 10.0142 9.9662 10.0254 10.0511 9.9772 9.9882 10.0801 10.0083 10.0215 10.0021

+40cm

10.0386 9.9760 9.9930 10.0458 10.0713 9.9439 10.0439 10.0493 10.0412 10.0423 10.0928

+30cm

10.0040 10.0503 9.9922 9.9938 10.0835 9.9467 10.0426 10.0144 10.0364 9.9845 10.0367

+20cm

10.0742 10.0536 10.0022 10.0691 10.0820 10.0732 10.0728 10.0914 10.0379 10.0584 10.0807

+10cm

10.0377 10.0521 10.0264 10.0506 10.0554 10.0875 10.0829 10.0788 10.0935 10.0881 10.1178

中心

10.1224 10.0607 10.1032 10.0864 10.1051 10.0946 10.0932 10.1170 10.0927 10.0945 10.1173

-10cm

10.1017 10.1039 10.0906 10.1342 10.1186 10.0965 10.1117 10.0731 10.0812 10.1157 10.0914

-20cm

10.1288 10.0567 10.0834 10.1103 10.1007 10.1567 10.1526 10.1605 10.0841 10.0944 10.0942

-30cm

10.1189 10.1181 10.1047 10.1076 10.1730 10.1537 10.1394 10.1263 10.1114 10.1083 10.1137

-40cm

10.1777 10.0938 10.1365 10.1492 10.1691 10.1492 10.1093 10.1354 10.1104 10.0439 10.1810

-50cm

10.1775 10.1327 10.0742 10.1003 10.1217 10.1394 10.1478 10.1704 10.1806 10.1740 10.1694

平均值標準差相對標準差(σ)

^平均值 ^{95%信心區間}

(σ²/121^0.5)

10.0827m/s 0.0537m/s 0.5325% ±0.10％

（資料來源：本研究整理）

表 4-4 10m/s 量測區域溫度原始數據分佈

風速10m/s 溫度場

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

34.0717 34.1224 34.1380 34.2046 34.2182 34.2140 34.2464 34.2456 34.2609 34.3056 34.2959

mean velocity=15.0194 m/s std=0.083734 m/s rstd=0.55751 %

圖 4-7 15m/s 量測結果區域風速分佈

（資料來源：本研究整理）

第四章風場品質量測及不確定度分析

13-23 13-43 14-04 14-24 14-45 15-05 15-26 15.4

15.45 15.5 15.55 15.6

Time (H:M)

V e lo ci ty ( m /s)

Variation of Velocity with Time

圖 4-8 15m/s 量測參考風速時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

13-23 13-43 14-04 14-24 14-45 15-05 15-26 35.6

35.8 36 36.2 36.4

Time (H:M)

T e mperat ure (degr e e C )

Variation of Temperature with Time

圖 4-9 15m/s 量測區域溫度時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

表 4-5 15m/s 量測區域風速原始數據分佈

風速 1

5m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

15.1407 15.1216 15.1330 15.1028 15.1376 15.1124 15.1928 15.1661 15.1884 15.1955 15.1600

15.0194m/s 0.0837m/s 0.5575% ±0.10％

（資料來源：本研究整理）

表 4-6 15m/s 量測區域溫度原始數據分佈

風速15m/s 溫度場

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm

+50cm

35.8647 35.9057 35.9162 35.9489 35.9896 35.9928 36.0175 36.0216 36.0562 36.0680 36.0816

第四章風場品質量測及不確定度分析

mean velocity=20.2579 m/s 20.5

std=0.13084 m/s rstd=0.64586 %

圖 4-10 20m/s 量測結果區域風速分佈

（資料來源：本研究整理）

15-37 15-57 16-18 16-38 16-59 17-19 17-40 20.8

Variation of Velocity with Time

圖 4-11 20m/s 量測參考風速時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

15-37 15-57 16-18 16-38 16-59 17-19 17-40 35.8

36 36.2 36.4 36.6

Time (H:M)

T e m perat ure (degree C )

Variation of Temperature with Time

圖 4-12 20m/s 量測區域溫度時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

表 4-7 20m/s 量測區域風速原始數據分佈

風速

20m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

20.1202 20.0610 20.0361 20.0939 20.0727 20.0458 20.0647 20.1691 20.0863 20.0602 20.0632

+40cm

20.1597 20.1043 20.0653 20.0837 20.0812 20.1033 20.0616 20.1068 20.0796 20.0476 20.1001

+30cm

20.1718 20.1646 20.0651 20.1310 20.1389 20.0494 20.1698 20.2154 20.1401 20.1286 20.1581

+20cm

20.2648 20.2297 20.1852 20.2228 20.2044 20.1439 20.2044 20.2273 20.2698 20.1774 20.1392

+10cm

20.2259 20.2304 20.2109 20.2023 20.1772 20.2650 20.1993 20.2319 20.1554 20.2277 20.1858

中心

20.3220 20.2428 20.2990 20.3341 20.2523 20.2933 20.2544 20.3266 20.1516 20.1699 20.1166

-10cm

20.2825 20.2831 20.3297 20.2497 20.3003 20.2415 20.2289 20.2748 20.2672 20.2280 20.2513

-20cm

20.4009 20.3631 20.3459 20.3739 20.3052 20.2882 20.3093 20.3579 20.2878 20.3484 20.3334

-30cm

20.4862 20.3653 20.3721 20.4261 20.4138 20.3370 20.3983 20.4378 20.3631 20.3462 20.3133

-40cm

20.5220 20.5251 20.4156 20.3879 20.4758 20.4268 20.3859 20.4090 20.3708 20.2921 20.4792

-50cm

20.4736 20.4714 20.4817 20.4928 20.4528 20.4165 20.4482 20.4589 20.4006 20.3661 20.4042

平均值標準差相對標準差(σ)

^平均值 ^{95%信心區間}

(σ²/121^0.5)

20.2579m/s 0.1308m/s 0.6459% ±0.12％

（資料來源：本研究整理）

第四章風場品質量測及不確定度分析

表 4-8 20m/s 量測區域溫度原始數據分佈

風速20m/s 溫度場

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

36.1467 36.1611 36.1726 36.1859 36.1964 36.2117 36.2122 36.2297 36.2367 36.2416 36.2518

mean velocity=24.7784 m/s 25.2

std=0.22417 m/s rstd=0.90469 %

圖 4-13 25m/s 量測結果區域風速分佈

（資料來源：本研究整理）

08-59 09-20 09-40 10-01 10-21 10-42 11-02 25.5

25.55 25.6 25.65 25.7

Time (H:M)

V e lo c ity ( m /s )

Variation of Velocity with Time

圖 4-14 25m/s 量測參考風速時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

08-59 09-20 09-40 10-01 10-21 10-42 11-02 33

34 35 36 37 38 39

Time (H:M)

T e mperat ure (degree C )

Variation of Temperature with Time

圖 4-15 25m/s 量測區域溫度時序列關係圖

（資料來源：本研究整理）

第四章風場品質量測及不確定度分析

表 4-9 25m/s 量測區域風速原始數據分佈

風速 2

5m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

25.0881 25.1486 25.1347 25.1021 25.1717 25.1358 25.1302 25.1632 25.1113 25.2107 25.2011

24.7784m/s 0.2242m/s 0.9047% ±0.16％

（資料來源：本研究整理）

表 4-10 25m/s 量測區域溫度原始數據分佈

風速25m/s 溫度場

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm

+50cm

33.3070 33.4483 33.5418 33.6240 33.7159 33.8332 33.8905 33.9939 34.0436 34.1396 34.2277

依區域各別風速換算成標準不確定度如下：

風速 5m/s 10m/s 15m/s 20m/s 25m/s 標準

不確定度 ^0.0674m/s ^0.0484m/s ^0.0507m/s ^0.0587m/s

^0.0822m/s

（資料來源：本研究整理）

取最大值 0.0822m/s 作為區域風速追溯標準不確定度。

依區域各別風速下溫度換算成標準不確定度如下：

風速 5m/s 10m/s 15m/s 20m/s 25m/s 溫度標準

不確定度 ^{0.1775 度} ^{0.1100 度} ^{0.0472 度} ^{0.0351 度}

^{0.3770 度}

（資料來源：本研究整理）

取最大值0.3770 度作為區域溫度追溯標準不確定度。

由上述量測的結果取最大值 0.0822m/s 作為區域風速追溯標準不確定度，溫度的不確定度也達0.377 度，經本研究團隊分析結果是本研究在同一區域單一風速量測121 點，每一點量測時間為 16 秒，在不同位置所需量測時間達 2 小時，在一個量測循環因空氣運動在洞壁磨擦行為下產生溫升，因溫升空氣密度變化之影響造成風扇效率降低，以風速 25m/s 的例子來看由量測起至結束期間前後溫差高達5 度，間接造成風速變化。

在文檔中風洞流場品質可靠度分析研究 (頁 63-76)

第四章 風場品質量測及不確定度分析

第一節 風場品質量測

圖 4-1 5m/s 量測區域風速分佈

V e lo ci ty ( m /s )

圖 4-2 5m/s 量測參考風速時序列關係圖

T e m p erature (degree C )

圖 4-3 5m/s 量測區域溫度時序列關係圖

表 4-1 5m/s 量測區域風速原始數據分佈

5m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

+40cm

+30cm

+20cm

+10cm

中心

-10cm

-20cm

-30cm

-40cm

-50cm

平均值 95%信心區間

表 4-2 5m/s 量測區域溫度原始數據分佈

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm

+50cm

圖 4-4 10m/s 量測區域風速分佈

圖 4-5 10m/s 量測參考風速時序列關係圖

T e mper at ure ( degree C )

圖 4-6 10m/s 量測區域溫度時序列關係圖

表 4-3 10m/s 量測區域風速原始數據分佈

10m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

+40cm

+30cm

+20cm

+10cm

中心

-10cm

-20cm

-30cm

-40cm

-50cm

平均值 95%信心區間

表 4-4 10m/s 量測區域溫度原始數據分佈

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

圖 4-7 15m/s 量測結果區域風速分佈

V e lo ci ty ( m /s)

圖 4-8 15m/s 量測參考風速時序列關係圖

T e mperat ure (degr e e C )

圖 4-9 15m/s 量測區域溫度時序列關係圖

表 4-5 15m/s 量測區域風速原始數據分佈

5m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

表 4-6 15m/s 量測區域溫度原始數據分佈

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm

+50cm

圖 4-10 20m/s 量測結果區域風速分佈

圖 4-11 20m/s 量測參考風速時序列關係圖

T e m perat ure (degree C )

圖 4-12 20m/s 量測區域溫度時序列關係圖

表 4-7 20m/s 量測區域風速原始數據分佈

20m/s

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

+40cm

+30cm

+20cm

+10cm

中心

-10cm

-20cm

-30cm

-40cm

-50cm

平均值 95%信心區間

表 4-8 20m/s 量測區域溫度原始數據分佈

位置 -50cm -40cm -30cm -20cm -10cm 中心 +10cm +20cm +30cm +40mm +50cm +50cm

圖 4-13 25m/s 量測結果區域風速分佈

V e lo c ity ( m /s )

圖 4-14 25m/s 量測參考風速時序列關係圖

T e mperat ure (degree C )

第四章風場品質量測及不確定度分析

第一節風場品質量測

^平均值 ^{95%信心區間}

^平均值 ^{95%信心區間}

^平均值 ^{95%信心區間}

^0.0822m/s

^{0.3770 度}