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系統識別號 U0002-0808201115034200
中文論文名稱 計算流體力學與行人風場專家系統整合之研究
英文論文名稱 The Study of Integrations of CFD and Pedestrian Wind Environment Expert System
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生中文姓名 王浚銘
研究生英文姓名 Chun-Ming Wang
學號 697380565
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-07-04
論文頁數 84頁
口試委員 指導教授-張正興
委員-方富民
委員-陳振華
委員-鄭啟明
委員-王人牧
委員-張正興
中文關鍵字 計算流體力學  行人風場  孔隙率  防風設施 
英文關鍵字 CFD  expert system  wind environment  canopy 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本研究是探討計算流體力學(CFD)軟體應用於人工智慧專家系統中,並利用數值模擬所分析出來的資料製做成資料庫,將CFD軟體設定成可以用專家系統來操作。藉由FDS軟體模擬風場案例來了解建築物受風後環境風場的情況,探討出適合的參數設定,以便設定於專家系統,可以預測實場情況,並且藉由模擬出來的防風設施效果來建立資料庫,給予適當的建議與改善方法。
  
  研究方法主要分成兩部分,第一部分假設風場環境案例兩棟建築物來做設計探討;使用 FDS 模擬規劃出須輸入的資訊,以及控制模擬所需的時間;模擬結果再與日本風洞試驗數據做比較。並將參數設定歸納出如何使用於專家系統中。
  
  另一部分為防風設施,是採用數值模擬方式與實驗值做比較,植栽模擬使用Fluent中孔隙率方式設定跟實驗值相比較結果。雨披模擬使用6種類型來與試驗值做比較,其結果發現植栽的防風效果可以達到約降低風速30~50%,而雨披則是兩側效果較好,可以減緩風速18%左右。




英文摘要 This study was to explore the CFD software used in artificial intelligence expert system, and analyzed using numerical simulation of the system made of the information database, the CFD software can be set to operate with the expert system. By FDS simulation software to understand the case of wind farm buildings by the wind after the wind environment case, of the appropriate parameter settings and expert systems, and predict real market conditions, and out of the wind facility by simulating the effect to create a database, with appropriate advice and ways of improvement.

  A research method is to simulate a hypothetical case of two buildings to the design wind environment. FDS simulation program using the input information, and control the time required for simulation. Japan's wind tunnel simulation results with experimental data and then compare. And how to use the parameter settings summarized in the expert system.

  Wind facilities are based on numerical simulation methods to compare with the experimental value, simulations using Fluent in planting set the porosity compared with the results of the experimental data. Canopy simulation using six types to be compared with the experimental data. The results showed that planting of wind effects can reduce wind speed of about 30 to 50%, while the poncho is better on both sides, the wind speed can slow about 18%.
論文目次 目錄
目錄 I
圖目錄 IV
表目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 2
1-3 研究方法 3
1-4 研究內容 3
第二章 文獻回顧 5
2-1 環境風場 5
2-2 大氣邊界層 7
2-3 阻塞效應 8
2-4 相似性 8
2-5 計算流體力學數值模擬 12
2-6 防風設施 13
第三章 理論背景 15
3-1 平均風速剖面 15
3-2 紊流特性 17
3-3 計算流體力學 18
3-4 計算方程式之介紹 21
第四章 風洞試驗與數值分析 27
4-1 風洞試驗 27
4-2 邊界層模擬 27
4-3 風速量測 28
4-4 風場環境數值模擬 30
4-5 防風設施風洞試驗 32
4-5.1 植栽試驗 33
4-5.2 防風柵網 34
4-5.3 雨披及棚架試驗 34
4-6 防風設施數值分析 35
4-6.1 植栽模擬 36
4-6.2 雨披和棚架模擬 39
4-7 試驗與模擬討論 40
第五章 結論與建議 42
5-1 結論 42
5-2 環境風場討論 42
5-3 防風設施討論 44
5-4 建議 45
參考文獻 46



圖目錄
圖4-1 訊號放大器和壓力轉換器 58
圖4-2 三維風速計探頭 58
圖4-3 三維風速計 59
圖4-4 模擬案例 59
圖4-5 模擬資料 60
圖4-6 FDS執行方式 60
圖4-7-1 FDS撰寫程式方式(1) 61
圖4-7-2 FDS撰寫程式方式(2) 61
圖4-8 設定的計算域大小 62
圖4-9-1 模擬情況(1) 62
圖4-9-2 模擬情況(2) 63
圖4-10 淡江大學大氣邊界層一號風洞試驗室 64
圖4-11 量測氣流流經樹木前後變化示意圖 65
圖4-12-1 量測樹木類型A示意圖 66
圖4-12-2 量測樹木類型B示意圖 66
圖4-13-1 氣流流經樹木類型A之無因次化風速圖 67
圖4-13-2 氣流流經樹木類型B之無因次化風速圖 68
圖4-14 淡江大學大氣邊界層風洞實驗室配置圖 69
圖4-15-1 風洞試驗雨披模型圖(1) 70
圖4-15-2 風洞試驗雨披模型圖(2) 70
圖4-16-1 植栽模擬圓球型示意圖 71
圖4-16-2 植栽模擬圓柱型示意圖 71
圖4-17-1 圓球型模擬與試驗值之無因次化風速圖 72
圖4-17-2 圓柱型模擬與試驗值之無因次化風速圖 73
圖4-18-1 圓錐型外型之實體圖 74
圖4-18-2 矩型外型之實體圖 74
圖4-18-3 圓錐型之無因次化風速圖 75
圖4-18-4 矩型之無因次化風速圖 76
圖4-19-1 雨披棚架模型示意圖(1) 77
圖4-19-2 雨披棚架模型示意圖(2) 77
圖4-20-1 圓球型植栽風速衰減變化圖 78
圖4-20-2 圓柱型植栽風速衰減變化圖 78
圖4-20-3 圓錐型植栽風速衰減變化圖 79
圖4-20-4 矩型植栽風速衰減變化圖 79
圖4-21-1 圓球型XY切面植栽中心高度流場圖 80
圖4-21-2 圓球型XZ切面流場圖 80
圖4-21-3 圓球型XY切面行人風場高度流場圖 81
圖4-22-1 圓柱型XZ切面流場圖 81
圖4-22-2 圓柱型XY切面行人風場高度流場圖 82
圖4-22-3 圓柱型XY切面植栽中心高度流場圖 82
圖4-23 圓錐型XZ切面流場圖 83
圖4-24 矩型XY切面行人風場高度流場圖 83
圖4-25 數值模擬風速衰減示意圖 84
圖4-26 行人風場高度XY剖面流場示意圖 84

表目錄
表3-1 地表粗糙度 50
表3-2 邊界層高度 50
表4-1 日本試驗數據 51
表4-2 網格與時間控制測試模擬 52
表4-3 第一類模擬數值與試驗值的比較 53
表4-4 第二類模擬數值與試驗值的比較 54
表4-5 數值模擬與試驗數據的比較 55
表4-6 雨披棚架設定種類與量測資料 56
表4-7 雨披棚架試驗值量測資料 56
表4-8 雨披棚架數值模擬量測資料 56
表4-9 植栽風速衰減率 57

參考文獻 參考文獻

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24. 林晟漢, “行人環境風場舒適度標轉性評估與數值模擬可行性研究”, 淡江大學土木工程系研究所碩士論文 (2009)
論文使用權限
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