第二章 實場量測與風洞實驗規劃
第四節 風洞實驗設備與規劃
本 計 畫 在 風 洞 實 驗 方 面 ， 主 要 之 實 驗 項 目 與 目 的 ， 著 重 在 量 測 全 橋 模 型 之 基 本 振 動 頻 率 與 受 風 之 加 速 度 與 位 移 反 應 ， 並 與 實 場 量 測 之
結 果 進 行 比 較 ， 藉 由 二 者 間 之 差 異 性 評 估 ， 可 做 為 改 良 風 洞 實 驗 方 法 及 量 測 技 術 之 參 考 。
(一 ) 實 驗 設 備 與 量 測 器 材
本 所 風 洞 實 驗 館 設 於 台 南 縣 歸 仁 鄉 成 功 大 學 航 太 校 區 內 ， 為 地 下 一 層 、 地 上 三 層 之 建 築 物 ， 主 建 物 之 建 築 面 積 約 1,300m2， 總 樓 地 板 面 積 約 3,270m2，建 築 物 高 度 為 14.2m(如圖 2-10)。風洞本體基本上為 一垂直向閉迴路系統，總長為 77.9 m，最大寬度為 9.12 m，最大高度 為 15.9 m (如圖 2-11)；風洞具有兩個測試區，各測試區之規格、性能、
設 備 等 如 表 2-2 所示，本計畫之風洞實驗將在第二測試區進行。
圖 2-10 本所風洞實驗館外觀
第一整流段 第一轉角段
第二轉角段 第二收縮段 第一測試區
第二測試區
第二整流段 第一擴張段
第二擴張段
第三擴張段 風扇段 第一連接段
第二連接段 圓變方轉接段 方變圓轉接段 第四轉角段
第三轉角段
第一收縮段
第二章 實場量測與風洞實驗規劃
圖 2-12 高屏溪斜張橋模型斷面
圖 2-13 高屏溪斜張橋模型
2. 皮 托 管 ： 採 用 皮 托 管 進 行 平 滑 流 場 風 速 量 測 ， 如 圖 2-14(a)所 示，由 皮 托 管 量 測 到 的 風 壓 變 化，經 壓 力 電 壓 轉 換 器 轉 換 為 類 比 電 壓 值 。
3. 單 軸 加 速 度 規 及 配 件 ： 量 測 全 橋 模 型 橋 面 板 之 振 動 加 速 度 值 ，
27.6cm
17.4cm
2.56cm
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量 測 範 圍 ±50g、 靈 敏 度 100mV/g、 響 應 頻 率 2~10kHz， 如 圖 2-14(b)所 示 。
4. 雷 射 測 距 儀：使 用 兩 種 雷 射 測 距 儀，長 距 離 雷 射 測 距 儀 輸 出 電 壓 與 距 離 之 轉 換 關 係 為 1 Volt = 2 cm，如圖 2-14(c)；短距離雷 射 測 距 儀 輸 出 電 壓 與 距 離 之 轉 換 關 係 為 1 Volt = 1 cm，如圖 2-14(d)； 雷 射 測 距 儀 在 量 測 前 應 有 歸 零 的 動 作 。
5. 資 料 擷 取 器 ： 廠 牌 為 National Instruments ， 型 號 為 NI Compact-DAQ 之 可 攜 式 量 測 儀 器 ， 具 8 個 擴 充 槽 ， 為 USB2.0 介 面 ， 使 用 NI 9215 電壓訊號處理模組，為 BNC 接頭、16 位 元、4 通道、100kS/s 同步擷取，如圖 2-6(c)，並配合 LabView 軟 體 擷 取 數 據 。
(a) 皮 托 管 (b)單 軸 加 速 度 規
(c) 長 距 離 雷 射 測 距 儀 (d) 短 距 離 雷 射 測 距 儀 圖 2-14 風洞實驗量測儀器
(二 ) 儀 器 設 置 與 風 洞 實 驗
實 驗 室 內 之 儀 器 設 置 較 實 場 量 測 容 易 ， 因 此 ， 除 了 配 合 實 場 量 測 之 規 劃 ， 本 實 驗 選 取 2 個斷面設置量測儀器，分別為距離橋塔 1/3 跨 距 (位置 1)及 1/2 跨距(位置 2)處，如圖 2-15 所示。於位置 1 及位置 2 處 ， 各 設 置 2 個長距離雷射測距儀，用以量測橋樑垂直向位移振動，
再 設 置 1 個短距離雷射測距儀，用以量測橋樑拖曳向位移振動。另外，
於 位 置 1 處之橋面板上，再加置 2 個加速度規，量測橋樑垂直向加速 度 振 動 ， 如 圖 2-16 所示。
進 行 風 洞 實 驗 時，取 樣 速 率 皆 設 為 100 Hz，每階段取樣時間定為 3 分 鐘，圖 2-17 顯 示 全 橋 模 型 風 洞 實 驗 之 情 形，圖 2-18 為 資 料 擷 取 系 統 運 作 畫 面 。
位 置 2 位 置 1
第二章 實場量測與風洞實驗規劃 圖 2-15 風洞實驗量測位置
圖 2-16 加速度規佈設
圖 2-17 風洞實驗情形
圖 2-18 風洞實驗資料擷取畫面
第三章 實場量測與風洞實驗數據分析