為了瞭解在二維情況下不同邊界層厚度之擋風牆尾流速度分布、紊流強度分 布以及保護係數(protection factor)分布，本研究先於國立成功大學航太系流 體感測系統實驗室的循環式小型風洞內設置不同的擋風牆模型和紊流產生裝置，
並且以熱線測速儀量測在擋風牆正中央下游處的速度。風洞測試段長度為 1500mm，截面為 150mm╳150mm。根據 Gandemmer[23]，保護係數定義為
ref ref
f U U
σ σ
= +
+ ，其中U 為時間平均速度、
U
ref 則為同高度但遠離風阻牆的上游處 所量測的參考時間平均速度、σ
為風速標準差、σ 為同高度但遠離擋風牆的上ref游處所量測的參考風速標準差。無因次化速度則是定義為
( ) ( )
ref
U y
U y
，意為以上游 處同高度處的時間平均速度為參考速度來進行無因次化。流場三維量測方式建置暨應用至 防風措施影響效應評估之研究
圖 3-32. 小型風洞示意圖。截面為150mm × 150mm。
（資料來源：本研究整理）
圖 3-33. 無防風網擋風牆模型，高度為 30mm
（資料來源：本研究整理）
圖 3-34. 有防風網擋風牆模型。透孔與實心部分各佔一半，
整體高度為 30mm。防沙網透孔率約 70%
（資料來源：本研究整理）
第一種情況為無防風網之擋風牆，自由來流邊界層厚度大約為 4mm，自由來 流速度約為 9.2m/s，自由來流紊流強度約為 1.1%。
圖 3-35. 第一種情況之擋風牆下游速度分布
（資料來源：本研究整理）
X(mm)
Y(mm)
Velocity-contours behind W indbreak Unit of Contour: m/s
0 50 100 150 200 250 300
0 10 20 30 40 50 60 70
4 6 8 10 12
流場三維量測方式建置暨應用至
Non-dimsionalized Velocity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
Turbulence Intensity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
Turbulence Intensity (%)
Y(mm)
Free-stream Turbulence Intensity Profile
圖 3-39. 第一種情況之擋風牆下游無因次化距離紊流強度輪廓線
Protection Factor-contours behind W indbreak
0 50 100 150 200 250 300
Non-dimsionalized Protection Factor-contours behind W indbreak
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
流場三維量測方式建置暨應用至
Velocity-contours behind W indbreak Unit of Contour: m/s
0 50 100 150 200 250 300
Non-dimsionalized Velocity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
Turbulence Intensity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
圖 3-45. 第二種情況之自由來流紊流強度剖面圖
Turbulence Intensity (%)
Y(mm)
X/H
Y/H
Non-dimsionalized Turbulence Intensity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Protection Factor-contours behind W indbreak
0 50 100 150 200 250 300
流場三維量測方式建置暨應用至
Non-dimsionalized Protection Factor-contours behind W indbreak
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Velocity-contours behind W indbreak Unit of Contour: m/s
0 50 100 150 200 250 300
Non-dimsionalized Velocity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
圖 3-51. 第三種情況之擋風牆下游紊流強度輪廓線
Turbulence Intensity (%)
Y(mm)
Free-stream Turbulence Intensity Profile
X/H
Y/H
Non-dimsionalized Turbulence Intensity-contours behind W indbreak Unit of Contour: %
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
流場三維量測方式建置暨應用至
Protection Factor-contours behind W indbreak
0 50 100 150 200 250 300
Non-dimsionalized Protection Factor-contours behind W indbreak
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
圖 3-56. A 模型示意圖，實心擋牆高度 12cm、防風網高度 12cm
（資料來源：本研究整理）
圖 3-57. B 模型示意圖，實心擋牆高度為 24cm
（資料來源：本研究整理）
流場三維量測方式建置暨應用至
Turbulence Intensity (%)
Y(mm)
Free-stream Turbulence Intensity Profile
X(mm)
Y(mm)
Velocity-contours behind W indbreak Model A Unit of Contour: m/s
0 500 1000 1500 2000
0
Non-dimensionalized Velocity-contours behind W indbreak Model A Unit of Contour: %
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
圖 3-62. A 模型擋風牆下游之紊流強度輪廓圖
0 500 1000 1500 2000
0
Non-dimensionalized Turbulent Intensity-contours behind W indbreak Model A Unit of Contour: %
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Protection Factor-contours behind W indbreak Model A
0 500 1000 1500 2000
0
流場三維量測方式建置暨應用至
Non Dimensionalized Protection Factor-contours behind W indbreak Model A
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Velocity-contours behind W indbreak Model B Unit of Contour: m/s
0 500 1000 1500 2000
0
Non-dimensionalized Velocity-contours behind W indbreak Model B Unit of Contour: %
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
圖 3-68. B 模型擋風牆下游之紊流強度輪廓圖
0 500 1000 1500 2000
0
Non-dimensionalized Turbulent Intensity-contours behind W indbreak Model B Unit of Contour: %
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Protection Factor-contours behind W indbreak Model B
0 500 1000 1500 2000
0
流場三維量測方式建置暨應用至
Non Dimensionalized Protection Factor-contours behind W indbreak Model B
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Velocity-contours behind W indbreak Model C Unit of Contour: m/s
-200 0 200 400 600 800 1000 1200
0
Non-dimensionalized Velocity-contours behind W indbreak Model C Unit of Contour: %
-2 0 2 4 6 8 10
圖 3-74. C 模型擋風牆下游之紊流強度輪廓圖
-200 0 200 400 600 800 1000 1200
0
Non-dimensionalized Turbulent Intensity-contours behind W indbreak Model C Unit of Contour: %
-2 0 2 4 6 8 10
Protection Factor-contours behind W indbreak Model C
-200 0 200 400 600 800 1000 1200
0
流場三維量測方式建置暨應用至
3-46 可知高紊流強度範圍也較第一種情況小。根據圖 3-47、3-48，整體的保護 係數不僅比第一種情況高出很多，而且擴展的範圍也較遠。如第一種情況保護係 數等於 2.8 時範圍侷限在下游距離 2H 以內，但是第二種情況保護係數等於 3 於 可擴展到下游距離 8H。
第三種情況時厚高比增加到接近 1，模型則是使用一半防風網一半實心牆。
由圖 3-49、3-50 可知其流場與圖 3-42 相較不遠，但是在下游 5H 到 7H 之間出現 了一個泡泡狀的封閉等速輪廓線，文獻結果中的圖 2-13(d)[22]有類似的情形，
但是文獻結果中的泡泡狀輪廓線範圍較大。由圖 3-51、3-53 可看到此情況下的 紊流強度較第二種情況還高，因此其最高保護係數範圍，從圖 3-54、3-55，較 第二種情況的小。由第二種情況和第三種情況來看可知道當厚高比從 0.1 增加到
Non Dimensionalized Protection Factor-contours behind W indbreak Model C
-2 0 2 4 6 8 10
B 模型實驗中厚高比與 A 模型實驗結果相同，但使用完全沒有透孔的防風牆 模型。由圖 3-66、3-67，低於 50%自由來流速度區域較 A 模型實驗情況的區域小。
且從圖 3-68、3-69，防風設施尾流中的紊流強度也較 A 模型實驗結果高。因此 由圖 3-70、3-71 可看到，B 模型保護係數分布較前 A 模型實驗結果小很多。
C 模型實驗中模型高度為 12cm，因此厚高比約為 4.17。與 B 模型實驗的結 果比較，從圖 3-72、3-73 發現，低速區域會跟著厚高比增加而增加，也就是對 於實心防風牆而言，高度較小的模型產生的低速區域比較大， 且由圖 3-74、3-75，
紊流強度也較 B 模型實驗結果還小。因此由圖 3-76、3-77，最高保護係數值較 B 模型實驗結果大。
流場三維量測方式建置暨應用至