博碩士論文 92322072 詳細資訊




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姓名 楊富傑(Fu-Chuen Yang)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 以HHT分析法研究陣風風場中建築物之表面風壓
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摘要(中) 本研究以風洞實驗的方式探討在穩態風場及陣風風場中三維圓柱體及矩柱體建築物模型表面壓力之分佈情形。實驗條件包括無陣風以及三種不同頻率的週期性陣風風場,實驗中使用電子式壓力掃描器,可同時量測多個位置的瞬時壓力。由實驗結果可計算得建築物表面的平均、擾動壓力分佈與機率密度函數,風壓頻譜分析方法採用傅立葉頻譜分析及希爾伯特-黃分析兩種方法。研究結果顯示:陣風風場之平均壓力係數分佈趨勢與穩態風場、邊界層流十分接近,數值則介在兩者之間,可將陣風視為一種過渡流;圓柱體的最大擾動壓力發生在最大負壓發生處,陣風來流造成圓柱體在迎風面及分離區的擾動壓力增大;由傅立葉頻譜分析及希爾伯特-黃分析之風壓頻譜結果顯示圓柱體渦流逸散頻率為13 Hz,史徹荷數為0.22;窄迎風面矩柱體渦流逸散頻率為10 Hz,史徹荷數為0.082,較邊界層流與陣風風場中的史徹荷數為小。當陣風頻率增大時,史徹荷數增大,顯示渦流逸散頻率增加。本研究之結果可幫助吾人瞭解對穩態風場與陣風風場中三維圓柱體及矩柱體對流況與壓力分佈的影響,可供相關工程設計之參考。
摘要(英) This study experimentally investigates the pressure distribution on the surface of three-dimensional building model in an uniform flow and periodically varying flows. The experiments were carried out in an atmospheric boundary layer wind tunnel. This wind tunnel is equipped with a gust generator that can generate periodically varying flows of adjustable frequency. Flow condition includes one rectangular cylinder and one circular cylinder of smooth surface. Instantaneous fluctuating wind pressures were measured by an electronic pressure scanner. Based on the pressure measurement, the distributions of mean, rms pressure coefficients were calculated. Furthermore, Hilbert-Huang Transform (HHT) was used for the time-frequency domain analysis. The experimental results also revealed that the rms pressure coefficient increase under gusty wind. Also, the probability of pressure fluctuations for positive pressure are close to the Gaussian distribution function. On the other hand, negative pressure side was skewed and did not necessary follow Gaussian distribution.
關鍵字(中) ★ 希爾伯特-黃分析
★ 陣風風場
★ 風洞實驗
★ 壓力係數
關鍵字(英) ★ Hilbert-Huang Transform
★ Gusty flow
★ Wind tunnel experiment
★ Pressure coefficient
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
圖目錄 VI
表目錄 X
符號表 XI
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究內容及大綱 3
第二章 理論基礎與文獻回顧 4
2.1 均勻流場特性 4
2.2 陣風 4
2.3 風流經建築物之行為 5
2.4 壓力係數量測 6
2.4.1 表面風壓 6
2.4.2 設計風壓規範 7
2.5 頻譜分析理論 10
2.5.1 傅立葉(Fourier)頻譜分析 10
2.5.2 HHT(Hilbert-Huang Transform)時間-頻率分析 12
2.6 前人文獻回顧 14
第三章 實驗設備與方法 21
3.1 大型環境風洞與陣風產生器 21
3.1.1 大型環境風洞 21
3.1.2 陣風產生器(Gust generator) 22
3.2 風速量測方法 23
3.3 壓力量測方法 25
3.3.1 前人研究 25
3.3.2 壓力量測儀器 27
3.3.3 儀器校正 28
3.3.4 壓力量測 30
3.4 實驗方法 30
3.4.1 穩態風場模擬 30
3.4.2 建築物模型 31
3.4.3 實驗數據採樣技巧 32
3.5 頻譜分析方法 32
3.5.1 傅立葉頻譜分析 32
3.5.2 HHT時間-頻率分析 33
第四章 結果與討論 50
4.1 陣風風場機制 50
4.1.1 陣風平均風速 50
4.1.2 陣風流場側方向的均勻性 51
4.1.3 紊流強度 51
4.1.4 HHT分析結果 52
4.2 圓柱體之表面風壓 53
4.2.1 穩態風場 53
4.2.2 陣風風場 55
4.2.3 機率分佈 57
4.2.4 HHT分析結果 59
4.3 寬迎風面矩柱體之表面風壓 62
4.3.1 穩態風場 62
4.3.2 陣風風場 64
4.3.3 機率分佈 65
4.4 窄迎風面矩柱體之表面風壓 66
4.4.1 穩態風場 66
4.4.2 陣風風場 68
4.4.3 機率分佈 69
4.4.4 HHT分析結果 70
4.5 準穩態假設 72
第五章 結論與建議 117
5.1 結論 117
5.2 建議 119
參考文獻 120
附錄 A:相關函數 124
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指導教授 朱佳仁(Chia R. Chu) 審核日期 2005-7-13
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