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研究生: 余晟驥
Cheng-Chi Yu
論文名稱: 以CFD模擬風速加速效應之初探
The preliminary study of CFD simulation for wind acceleration effect
指導教授: 陳瑞華
Rwey-Hua Cherng
口試委員: 鄭蘩
none
黃慶東
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 73
中文關鍵詞: 風速加速效應耐風設計規範日本建築學會
外文關鍵詞: wind acceleration effects, wind resistant design code, Architectural Institute of Japan
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一個不舒服或不安全的環境風場會直接影響到建築物的使用與其周遭區域的規劃,有關風場環境的評估與改善措施,已成為世界各國大型建築物規劃設計時必須考量的要項之一。
本研究彙整了前人對於使用計算流體力學軟體(Computational Fluid Dynamics,簡稱為CFD)模擬行人風場使用準則的建議,來檢驗所採用之CFD模擬,再利用CFD模擬風流經障礙物後所產生的風速加速效應,而CFD模擬主要分成兩個部份。第一部份是使用CFD來模擬風經過山丘、山脊及懸崖,所產生之風速加速效應,藉由比較CFD結果與我國耐風設計規範(104)所提供的建議值,來檢驗所採用之CFD模擬;此外,還比較了使用不同k-ε model模擬後所得的結果,發現Realizable k-ε model在模擬靠近表面的迴流能力較Standard k-ε model來得好。第二部份則是以CFD模擬風經過一棟4:1:4建築後,所產生之風速加速效應,並與日本建築學會(Architectural Institute of Japan,簡稱AIJ)在網站上所提供之風洞試驗結果和Tominaga et.al.(2004)所使用CFD模擬的結果做比較,利用上述三者的比較結果,檢驗以CFD模擬預測環境風場之可行性。在4:1:4建築側邊的水平風速的模擬結果上,不同k-ε model模擬後所得的結果相似,且和風洞試驗結果相差甚遠,若在網格品質上有所提升,應可獲得更好的結果。


When building a huge structure, pedestrian level wind environment assessment becomes an important issue all over the world since an uncomfortable or unsafe pedestrian wind environment would directly affect the usability of building and the region around the building.
This study summarized the guidelines of using Computational Fluid Dynamic (CFD) to simulate Pedestrian level wind environment and then conducted simulations based on these guidelines to predict wind acceleration effects of the flow field around an obstacle.
First, this study carried out CFD simulations of flow around hill, ridge and escarpment and compared with the values specified in wind resistant design code (2015). The result showed that the Realizable k-ε model was more better then standard k-ε model in reproducing the reverse flow. Then, it also compared CFD results of flow around a 4:1:4 building with CFD results of Tominaga et al. (2004) and results from wind tunnel test. It’s very similar results by different k-ε models but different from wind tunnel test. It should improve the grid resolution then getting better result.

摘 要 I ABSTRACT III 誌 謝 V 目錄 VI 圖目錄 X 表目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2論文架構 2 第二章 文獻回顧 3 2.1地表風場特性 3 2.1.1平均風速剖面 3 2.1.2大氣紊流 6 2.2行人風場及建築物旁的氣流特性 7 2.3 CFD模擬行人風場的使用準則之發展 11 第三章 CFD模擬行人風場之使用準則 14 3.1紊流模型 16 3.1.1Standard k-ε model 17 3.1.2RNG k-ε model 17 3.1.3Realizable k-ε model 18 3.2計算區域 19 3.3邊界設置 20 3.3.1入流邊界(velocity-inlet): 20 3.3.2出流邊界(outlet) 20 3.3.3兩側及上方邊界(top/lateral ) 21 3.3.4地面、山坡面及建築物表面 21 3.3.5使用者自定義函數(User-defined function) 22 3.4網格規劃 22 3.4.1結構網格與非結構網格 22 3.4.2邊界處的網格規劃 23 3.4.3主建築物表面的網格規劃 24 第四章 山丘、山脊和懸崖風速局部加速效應之CFD模擬 25 4.1山丘 25 4.1.1幾何形狀 25 4.1.2計算區域 26 4.1.3紊流模型 26 4.1.4入流邊界處之設定 27 4.1.5邊界條件 27 4.1.6網格規劃 28 4.1.7山丘之模擬結果分析 29 4.2山脊 30 4.2.1幾何形狀與計算區域 30 4.2.2邊界設置與網格規劃 31 4.2.3山脊之模擬結果分析 31 4.3懸崖 32 4.3.1幾何形狀與計算區域 32 4.3.2邊界設置與網格規劃 33 4.3.3懸崖之模擬結果分析 33 4.4 小結 34 第五章 4:1:4建築物環境風場之CFD模擬 49 5.1計算區域 50 5.2入流邊界處之設定: 51 5.3邊界條件 52 5.4網格規劃 52 5.5模擬結果 53 5.6 小結 56 第六章 結論與建議 66 6.1結論 66 6.2建議 69 參考文獻 71

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無法下載圖示 全文公開日期 2021/08/29 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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