隨著社會經濟發展、人口密集，導致建築物高度提升、相互間之距離縮減。而群體型建築物之干擾效應會使流場產生變化，進而改變其氣動力現象。以往，已有許多學者針對三維之雙棟建物進行研究與探討，而由於三維流場之高度複雜性，加上干擾效應之成因為諸多不同因素形成，導致此研究目前仍停留在以實驗數據呈現其結果之階段，無法依照各干擾成因分別獨立探討，且未能與設計風載重之規範進行結合。因此本研究選擇採用以二維方式進行實驗，深入探討風力於雙方柱之相互干擾影響下之變化，及其引致之雙穩態現象。
本研究使用淡江風工程研究中心之橋梁斷面模型風洞，進行雙方柱之氣動力與強制振動實驗，並以壓力量測系統取得雙方柱之風壓數據。以單方柱之氣動力現象做為對照數據，將雙方柱之氣動力現象與其進行比較，觀察當雙方柱改變其之間距離時，其相互間所造成的干擾影響。且特別探討雙方柱於特定間距下所引致的雙穩態現象，主要與Sakamoto（1988）之結論進行驗證與討論。且更透過8%紊流下之雙方柱氣動力實驗，將其現象於不同紊流流場下之變化能更加完整地呈現，初估出雙穩態現象於不同紊流強度下之變化趨勢。
本研究於氣動力實驗之結果顯示，上游方柱會因下游方柱之存在而受抑制，下游方柱則因上游方柱之遮蔽影響，其本身承受之風速偏低於上游方柱。並於紊流強度0.5%下，發現雙穩態現象出現在X⁄D=3.25~3.6之間距內，其兩種流場特性以間歇交替性形式進行轉換，而於8%紊流雖無發現此現象之產生，但其流場則以連續性形式依照相同趨勢轉換其特性。

With the development of the social economy and the density of population, the buildings are raised in height and shortened the distance among each other. The interference effect of structures causes the variation of the flow and in turn, changes the aerodynamic phenomenon. Previously, many academics studied in the interference effect of high-rise buildings. However, the conclusions still stay at the stage that can only show the results of the experiment because of the high complexity of the three-dimensional flow pattern, and the cause of the interference effect is formed by lots of different factors. Therefore, this study will be a two-dimensional experiment to focus on the change of aerodynamic phenomenon under the interference effect of the two square prisms and the bistable phenomenon caused by the specific distance of the prisms.
This study does the aerodynamic and forced vibration experiment in Tamkang University Wind Engineering Research Center, and uses Scanvavle to get the prisms' surface pressure. And it compares the experiment results of the isolated prism with the double prisms to observe the interference effect when the distance of the prisms changed. Also, this study discusses the bistable phenomenon at the specific distance of the prisms and verifies with the results of Sakamoto（1988）. Then, it does the same aerodynamic experiment at the turbulent intensity of 8%, aims to show the bistable phenomenon of the different turbulent intensity more completely.
The results show that the upstream prism is reduced by the presence of the downstream prism. And the velocity of the downstream prism is caused by the blockage of the upstream prism that is lower than the original velocity setting. It finds that under the turbulent intensity of 0.5%, the bistable phenomenon appears at the 3.25 to 3.65 times the distance of the two prisms and that the two different flow patterns switch in an intermittent and alternate form. However, when the turbulent intensity is under 8%, the bistable phenomenon does not occur but the flow pattern is switched in the same trend.

目錄
目錄 I
表目錄 III
圖目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法與內容 2
1.3 論文架構 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 二維矩形柱 5
2.2 干擾效應 6
第三章 理論背景 9
3.1 大氣邊界層流場特性 9
3.2 鈍體空氣動力學 11
3.3 基礎隨機振動學 14
3.4 物理縮尺模擬 18
第四章 風洞實驗 19
4.1 風洞設備 19
4.2 模型製作與架設 21
4.3 儀器設備 22
4.4 實驗流程 25
4.5 數據分析 27
第五章 實驗結果與討論 29
5.1 模型確認 29
5.2 雙穩態區間 31
5.3 風壓係數 37
5.4 風力係數 68
5.5 紊流場下之結果 72
第六章 結論與建議 77
6.1 結論 77
6.2 未來建議 78
參考文獻 79
附錄A（氣動力實驗） 81
附錄B（強制振動實驗） 85
附錄C（平均風壓係數分布圖） 87
附錄D（擾動風壓係數分布圖） 97
附錄E（頻數分布） 107
附錄F（時頻分析） 121
附錄G（文獻比對：風力係數） 141

表目錄
表4-1 氣動力實驗case 26
表4-2 強制振動台參數 26
表4-3 強制振動實驗 case 26
表5-1 風力係數、史特赫數與文獻比對 30
表5-2強制振動發生雙穩態現象之case	35

圖目錄
圖4-1 橋梁斷面風洞配置圖（上為上視圖，下為測試圖） 19
圖4-2 流場剖面圖（由左至右為風速、紊流強度、紊流長度尺度） 20
圖4-3 雙方柱風壓孔編號 21
圖4-4 雙方柱架設示意圖 21
圖4-5 Cobra Probe儀器及訊號連接示意圖 
（取自Series 100 Cobra Probe【10】） 22
圖4-6 皮托管與壓力轉換器示意圖 23
圖4-7 壓力量測儀器（左為壓力感應模組，右為壓力訊號處理系統） 24
圖4-8 雷射位移計 24
圖4-9 雙方柱示意圖 25
圖4-10 管線校正圖（上為振幅校正，下為相位校正） 27
圖4-11 雙穩態數據分段 28
圖5-1 平均風壓係數與文獻比對 30
圖5-2 擾動風壓係數與文獻比對 30
圖5-3 無紊流氣動力實驗之雙穩態風壓歷時圖（1） 32
圖5-4 無紊流氣動力實驗之雙穩態風壓歷時圖（2） 33
圖5-5 大擾動占比趨勢圖 34
圖5-6強制振動X/D=3.25之擾動風壓係數 36
圖5-7 數據標號區分圖 37
圖5-8 X/D=1與文獻B/D=2之平均風壓係數比對 38
圖5-9 X/D<3.2之平均風壓係數圖 39
圖5-10 雙方柱與矩形柱之對應示意圖 40
圖5-11 X/D=1.5與文獻B/D=2.5之平均風壓係數比對 41
圖5-12 X/D=2與文獻B/D=3之平均風壓係數比對 41
圖5-13 3.2≤X/D≤3.625之平均風壓係數圖 43
圖5-14 X/D>3.625之平均風壓係數圖 45
圖5-15 X/D<3.2之擾動風壓係數圖 47
圖5-16 X/D=1.5與文獻B/D=2.5之擾動風壓係數比對 49
圖5-17 X/D=2與文獻B/D=3擾動風壓係數比對 49
圖5-18 3.2≤X/D≤3.625之擾動風壓係數圖 51
圖5-19 X/D>3.625之擾動風壓係數圖 53
圖5-20 擾動風壓係數隨X/D之變化圖（雙方柱停滯點） 54
圖5-21 擾動風壓係數隨X/D之變化圖（雙方柱背風面中央點） 55
圖5-22 擾動風壓係數隨X/D之變化圖（雙方柱分離點） 56
圖5-23 單方柱與雙方柱於X/D<3.2之頻數分布 59
圖5-24 單方柱與雙方柱於3.2≤X/D≤3.625之頻數分布 61
圖5-25 單方柱與雙方柱於X/D>3.625之頻數分布 63
圖5-26 非雙穩態區間內之雙方柱之風壓係數歷時與頻譜分析 65
圖5-27 雙穩態區間內之雙方柱之風壓係數歷時與頻譜分析 67
圖5-28 單方柱與雙方柱之平均阻力係數 68
圖5-29 單方柱與雙方柱之擾動阻力係數 69
圖5-30 單方柱與雙方柱之擾動升力係數 70
圖5-31 上游方柱與Sakamoto＆Haniu【7】平均阻力係數比較 71
圖5-32 下游方柱與Sakamoto＆Haniu【7】平均阻力係數比較 71
圖5-33 8%紊流強度之分離點風壓係數歷時 74
圖5-34 於不同紊流下上游方柱分離點之擾動風壓係數隨X/D之變化 75
圖5-35 不同紊流強度下雙穩態區間位置圖 75
圖A-1 氣動力實驗下，雙穩態區間之風壓係數歷時圖（1） 81
圖A-2 氣動力實驗下，雙穩態區間之風壓係數歷時圖（2） 82
圖A-3 氣動力實驗下，雙穩態區間之風壓係數歷時圖（3）	83
圖B-1 強制振動實驗下，雙穩態區間之風壓係數歷時圖（1） 85
圖B-2 強制振動實驗下，雙穩態區間之風壓係數歷時圖（2） 86
圖C-1 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（1） 87
圖C-2 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（2） 88
圖C-3 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（3） 89
圖C-4 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（4） 90
圖C-5 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（5） 91
圖C-6 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（6） 92
圖C-7 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（7） 93
圖C-8 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（8） 94
圖C-9 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（9） 95
圖C-10 氣動力實驗之平均風壓係數分布圖（10） 96
圖D-1 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（1） 97
圖D-2 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（2） 98
圖D-3 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（3） 99
圖D-4 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（4） 100
圖D-5 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（5） 101
圖D-6 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（6） 102
圖D-7 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（7） 103
圖D-8 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（8） 104
圖D-9 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（9） 105
圖D-10 氣動力實驗之擾動風壓係數分布圖（10） 106
圖E-1 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（1） 107
圖E-2 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（2） 108
圖E-3 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（3） 109
圖E-4 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（4） 110
圖E-5 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（5） 111
圖E-6 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（6） 112
圖E-7 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（7） 113
圖E-8 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（8） 114
圖E-9 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（9） 115
圖E-10 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（10） 116
圖E-11 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（11） 117
圖E-12 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（12） 118
圖E-13 雙方柱相鄰兩風壓孔之頻數分布（13） 119
圖F-1 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（1） 121
圖F-2 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（2） 122
圖F-3 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（3） 123
圖F-4 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（4） 124
圖F-5 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（5） 125
圖F-6 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（6） 126
圖F-7 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（7） 127
圖F-8 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（8） 128
圖F-9 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（9） 129
圖F-10 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（10） 130
圖F-11 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（11） 131
圖F-12 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（12） 132
圖F-13 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（13） 133
圖F-14 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（14） 134
圖F-15 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（15） 135
圖F-16 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（16） 136
圖F-17 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（17） 137
圖F-18 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（18） 138
圖F-19 雙方柱相鄰兩風壓孔之時頻分析（19） 139
圖G-1 上游方柱之風力係數與Sakamoto＆Haniu【7】比較 141
圖G-2 下游方柱之風力係數與Sakamoto＆Haniu【7】比較	142

【1】B E Lee, “The effect of turbulence on the surface pressure field of a square prism”, J. Fluid Mech., Vol. 69, part 2, pp. 263~282, 1975.
【2】P W Bearman, D M Trueman, “An investigation of the flow around rectangular cylinders”, The Aeronautical Quarterly, Vol. 13, pp. 229~237, 1972.
【3】Hiroshi Nakaguchi, Kikuhiro Hashimoto, Shinri Muto, “An experimental study on aerodynamic drag of rectangular cylinders”, Japan society of aeronautical engineering, Vol. 16, issue 168, pp. 1~5, 1968.
【4】P. A. Bailey, K. C. S. Kwok, “Interference excitation of twin tall buildings”, Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 21, 323~338, 1985.
【5】Yuan-Lung Lo, Yong Chul Kim, Yi-Chao Li, “Downstream interference effect of high-rise buildings under turbulent boundary layer flow”, Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 159, pp. 19~35,2016.
【6】H. Sakamoto, H. Haniu, Y. Obata, “Fluctuating forces acting on two square prisms in a tandem arrangement”, Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 26, 85~103,1987.
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【8】Townsend, “The structure of turbulent shear flow”, Cambridge University Press, pp. 53, 1956.
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【10】”Getting Started Series 100 Cobra Probe (v.3.8)”, Turbulent Flow Instrumentation Pty Ltd, 2017.
【11】韓靚，「以強制振動架構探討二維方柱於平滑流下的下游干擾效應」，淡江大學土木工程研究所碩士論文，2020。
【12】H. Noda, A. Nakayama, “Free-stream turbulence effects on the instantaneous pressure and forces on cylinders of rectangular cross section”, Experiments in Fluids, Vol. 34, pp. 221~344, 2003.
【13】Hiroaki NISHIMURA, Yoshihito TANIKE, “Fluctuating pressures on a two-dimensional square prism”, Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ), No. 533, pp. 37~43, 2000.
【14】P. W. Bearman, E. D. Obsaju, “An experimental study of pressure fluctuations on fixed and oscillating square-section cylinders”, J. Fluid Mech., Vol. 119, pp. 297~321, 1982
【15】Oostuki S, Fujuu K, Washizu H, Ohya S, “On the characteristics of three-component aerodynamic force and pressure distribution of a fixed two-dimensional rectangular cylinder in a uniform flow”, Japan Association for Wind Engineering, pp. 153~159, 1980
【16】M. Keerthana, P. Harikrishna, “Wind tunnel investigations on aero-dynamics of a 2:1 rectangular section for various angles of wind incidence”, Wind and Structures, Vol. 25, No. 3, pp. 301~328, 2017