風洞試驗

本研究風洞試驗於內政部建築研究所風洞實驗室進行，其風洞本體 為一垂直向的封閉迴路系統，總長度為77.9m，最大寬度為 9.12m，最 大高度為15.9m，為東南亞目前最大之建築風洞實驗室。

整個風洞本體具有兩個測試區段，第一測試區中配置有2 個旋轉盤，

第一座旋轉盤直徑 1m，安置於距測試區入口處 3m 處，從事一般流體 力學研究；第二座旋轉盤直徑2.6 m，置於可移動式軌道上，定位於距 測試區入口端約25.5m 或 31.5m 處，並以機械控制使其做旋轉及上下運 動，以進行建築物受風力作用的空氣動力學研究及污染擴散試驗為主。

第二測試區則配置一座旋轉盤，位於風洞本體整流段出口 15m 處，轉 盤直徑為2.6 m，主要用途以橋梁測試為主。

環境風場試驗於本實驗室第一測試段之第二旋轉盤進行，本測試段 長36.5 公尺、寬 4 公尺、高 2.6 公尺，最大風速為 30 公尺/秒。風洞頂 部為可調式上蓋板，以維持測試段壓力梯度為零，並將阻塞比降到最低。

實驗室相應性能參數與配置圖如圖3-2 所示。

一、循環式風洞性能 (一)、風洞尺寸

測試段長度 36.5 m 測試段寬度 4 m 收縮比 4.7:1 (二)、驅動系統

總功率 500 kW

風扇型式 直接傳動軸流式風扇

風速控制 變頻器控制馬達轉速

(三)、風速

最高風速 30 m/s

邊界層厚度 最高200 cm 紊流強度 測試區處約2 %

(四)、順風向壓力梯度 零梯度由可調式上蓋板調整

圖3-2 建研所循環式大氣邊界層風洞性能 資料來源：本研究整理

二、風速量測設備 (a) 皮托管

本研究採用皮托管進行來流平均風速之量測，由皮托管所量測到的 壓力差值，利用伯努利方程式(Bernoulli equation)，即依據後式計算出 相應之風速。

(b) 熱線測速儀

來流風速剖面量測採用 Dantec 公司生產之熱線(hot-wire)測速儀進

行。所謂熱線測速儀是利用電流通過金屬導線時會使導線溫度升高，而 當流體流經金屬表面時會帶走部分熱量之原理來量測流體之速度。當探 針(probe)所在位置之電阻 R 值因溫度之改變而改變時，使得電橋失去 平衡。本實驗室所有之恆溫式流速儀，利用補償電路(compensating circuit)，因應流速之變動，對流經探測元之電流做瞬間之改變來維持探 測元之操作溫度固定不變(因而探測元之電阻亦不變)，使電橋保持平衡 狀態。如此即可經由回饋電壓的變化來得知所要量測流場中流速之變化。

實驗中，將測速儀裝設於可垂直與橫向移動的移動機構，測針擺設位置 均以電腦控制。

三、壓力量測設備

前述之風速量測方法中，亦涉及壓力之量測。本計畫採用多頻道電 子式壓力掃描閥，用來同步擷取作用於各點地表風速計內外管的瞬時壓 力，經過適當的處理便可得到該點行人高度之平均風速、擾動風速。

本儀器為SCANIVALVE 公司之產品，如圖 3-3 所示，其元件包括：

1. 壓力訊號處理系統(RADBASE3200)

(1) 最多可支援 8 組類比訊號轉換成數位訊號之轉換器(A/D MODULE) (2) 最多可支援 8 組壓力感應模組，共 512 個壓力量測點。

(3) 其類比訊號轉換成數位訊號(A/D convert)解析度達 16bit。

(4) 最大採樣速率可達 500Hz (5) 採用 USB 介面傳輸。

(6) 具備網路控制與傳輸功能。

2. 壓力感應器模組特性：

(1) 壓力感應範圍為±10in H2O。

(2). 誤差範圍為±0.2%。

實驗中將各個風壓孔之壓力訊號經PVC 管傳遞至壓力感應器模組，

其量得之訊號傳至壓力訊號處理系統計算後所得壓力值傳回電腦。

圖3-3 多頻道電子式壓力掃瞄器 資料來源：本研究整理