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系統識別號 U0002-1208201221172400
中文論文名稱 利用計算流體力學進行線上行人風場模擬與評估
英文論文名稱 Online CFD Pedestrian Wind Simulation and Assessment
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 100
學期 2
出版年 101
研究生中文姓名 李致慶
研究生英文姓名 Chih-Ching Li
學號 600380066
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-07-04
論文頁數 82頁
口試委員 指導教授-王人牧
委員-陳振華
委員-張正興
中文關鍵字 e-wind  專家系統  行人風場  Apache HTTP Server  PHP  計算流體力學  FDS 
英文關鍵字 e-wind  Expert System  Pedestrian Wind Environment  Apache HTTP Server  PHP  CFD  FDS 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 本論文研究源自於淡江大學風工程研究中心多位教授所提出的「e-wind」計畫,計畫的定義為在網際網路上提供風工程計算、數據分析等資訊,其中一項概念即為線上行人風場舒適度評估之專家系統。

  建立系統對一般使用者而言簡易的操作介面以及表格化、圖形化的呈現方式是必要的,因此,將計算流體力學(CFD)的概念做資訊化、網路化的應用便是此研究的主要目標。如果能透過瀏覽器便可建立CFD分析模型、操作CFD軟體,計算出模擬結果並得知風場風速趨勢,如此便可大幅縮短建築設計和周遭環境風場評估所花費的時間,也可以讓學生更便於學習這方面相關的知識。

  根據e-wind中線上計算流體力學架構的初步理念,本研究建置了一線上行人風場評估系統:使用者將透過系統網站直接繪製欲測試的建築物模型,系統會將使用者輸入的各項資訊轉換後,建立計算流體力學的輸入檔,接下來將此輸入檔通過伺服器的操控,進行線上計算流體力學軟體的運算。經過運算後系統會讀取計算的輸出檔數據、將數據繪製行人風場剖面的風速等值線圖,供使用者觀察建築物週遭的風場趨勢。系統也會提供直接評估法表格,供使用者進行行人風場舒適度的狀態評估。最後,使用者也可以將數據資料壓縮與下載存檔至個人電腦中,並安裝Smokeview軟體做更進一步的觀察。
英文摘要 The concept of the thesis derived from the project, e-wind, which was proposed by professors of Tamkang University Wind Engineering Research Center. This program aims at providing wind engineering computing, data analysis and other information on the Internet; one of them is an expert system of online pedestrian wind comfort assessment.

It is crucial and necessary to establish a friendly interface and tabular with graphical presentation for common user. Therefore, how to integrate the concept of computational fluid dynamics (CFD) into informational and networking is the main objective of this study. If we can establishment of the CFD analysis model through a browser and perform remote CFD software that discern the trends of wind speed, it not only dramatically reduce the time spent by the architectural design and the ambient wind field assessment, but also allows students easy to learn knowledge in this area.

According to the fundamental concept of the e-wind for online computational fluid dynamics framework, the study set up an online pedestrian comfort assessment system:, The users will be drawn directly through the website for the test model of the building, system will enter the information into a CFD input file. Followed by this input file to online CFD computing by the server manipulate, then system will read the output data of operation after calculated, and draw a wind speed contour map, and the users can view the wind field trend arround the buildings by the pedestrian wind field profile. System will also provide Absolute Assessment form for the users to assessment. Finally, the user can compress data and download it to PC, and install Smokeview for further observation.
論文目次 目錄 I
圖目錄 IV
表目錄 VI
程式目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 1
1-3 研究方法 2
1-4 研究內容 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 e-wind 4
2-1.1 e-wind概念 4
2-1.2 e-wind架構 5
2-2 環境風場 6
2-2.1 風場種類 6
2-2.2 風場評估方式 7
2-3 計算流體力學 8
2-3.1 FDS軟體架構 9
2-3.2 FDS選擇 11
2-4 HTML的概念與架構 12
2-5 PHP的概念與技術 14
2-5.1 PHP語法架構 15
2-5.2 PHP擴充技術 17
2-6 雲端系統概念簡介 19
2-7 研究回顧與探討 21
2-7.1 應用雲端運算技術於建築資訊模型展現與操控之研究 22
2-7.2 行人環境風場舒適度標準性評估與數值模擬可行性研究 22
2-7.3 流體力學與行人風場專家系統整合之研究 23
第三章 系統設計 25
3-1 系統目的 25
3-2 系統需求分析 25
3-3 系統功能分析 26
3-4 系統架構 27
3-5 系統平台規劃 28
3-5.1 資訊輸入模組 31
3-5.2 輸入解析模組 34
3-5.3 系統運算模組 36
3-5.4 輸出解析模組 38
3-5.5 結果表示模組 39
3-6 系統軟硬體設備 42
3-6.1 相關應用軟體 42
3-6.2 硬體設備需求 44
第四章系統建置與案例測試 45
4-1 系統建置 45
4-1.1 使用者介面設計 45
4-1.2 FDS輸入檔基本設定 46
4-1.3 系統功能設計 46
4-1.4 PHP分頁配置 59
4-2 系統實例運作 61
4-2.1 系統案例一 61
4-2.2 系統案例二 71
第五章 結論與建議 75
5-1 結論 75
5-2 建議與展望 76
參考文獻 80

圖目錄
圖 2-1 E-WIND架構圖 5
圖 2-2 FDS架構圖 11
圖 2-3 ADOBE DREAMWEAVER CS6 介面圖 14
圖 2-4 GLIB 繪圖範例 18
圖 2-5 MAANI折線數據圖範例 18
圖 2-6 JPGRAPH CONTOUR圖範例 19
圖 2-7 雲端運算概念圖 21
圖 2-8 FDS模擬規劃圖 24
圖 3-1 系統初步架構 28
圖 3-2 系統平台規劃與初步流程 30
圖 3-3 資訊輸入模組功能圖 31
圖 3-4 輸入解析模組功能圖 34
圖 3-5 系統運算模組功能圖 36
圖 3-6 輸出解析模組功能圖 38
圖 3-7 結果表示模組功能圖 39
圖 3-8 PHP CHARTS單一觀測點風速圖 40
圖 3-9 PHP CHARTS複數觀測點風速圖 40
圖 3-10 JPGRAPH風速等值線圖範例 41
圖 4-1 系統使用者介面 45
圖 4-2 主建物輸入介面 47
圖 4-3 風向選擇輸入介面 48
圖 4-4 副建物加入與輸入介面 48
圖 4-5 PHP圖表繪製示圖 50
圖 4-6 FDS座標示意圖 52
圖 4-7 風速等值線圖示圖 56
圖 4-8 下載清單介面 58
圖 4-9 TESTDATA.TXT保存內容 59
圖 4-10 地況選擇 632
圖 4-11 建物資料輸入 63
圖 4-12 確認輸入資料 64
圖 4-13 執行運算程序 65
圖 4-14 輸入檔解析 65
圖 4-15 輸出風速等值線圖 66
圖 4-16 案例一風速等值線圖 67
圖 4-17 壓縮與下載程序 67
圖 4-18 壓縮檔包含內容 68
圖 4-19 SMOKEVIEW程式使用方式 69
圖 4-20 案例一SMOKEVIEW結果 70
圖 4-21 文獻SMOKEVIEW結果 70
圖 4-22 副建築物輸入部分 72
圖 4-23 確認輸入 73
圖 4-24 案例二風速等值線圖 73
圖 4-25 案例二SMOKEVIEW圖 74
圖 4-26 案例二TESTDATA圖 74

表目錄
表 2-1 絕對評估法 8
表 2-2 研究使用之HTML語法一覽表 13
表 2-3 研究使用之PHP語法一覽表 16
表 2-4 PHP擴充套件的技術與應用 17
表 3-1 系統初步功能規劃 27
表 3-2 系統前後端應用 29
表 3-3 地況選擇案例說明 33
表 3-4 建物資料輸入案例說明 33
表 3-5 風向選擇案例說明 33
表 3-6 加入副建築物案例說明 33
表 3-7 輸入確認案例說明 34
表 3-8 輸入解析模組案例說明 35
表 3-9 FDS執行方法比較 37
表 3-10 執行運算模組案例說明 37
表 3-11 輸出解析模組案例說明 39
表 3-12 結果表示模組案例說明 42
表 3-13 XAMPP內含軟體與版本 43
表 3-14 設計網站相關軟體 43
表 3-15 測試伺服器硬體規格 44
表 4-1 FDS輸入檔設定 46
表 4-2 PHP分頁配置表 60

程式目錄
程式 2-1 HTML基本架構語法 12
程式 2-2 PHP基本架構語法 15
程式 4-1 INPUT語法 47
程式 4-2 SELECT與OPTION語法 48
程式 4-3 PHP圖表繪製語法 49
程式 4-4 SETCOOKIE語法 51
程式 4-5 COOKIE語法 51
程式 4-6 FDS建築模型繪製語法 51
程式 4-7 PHP寫入語法 52
程式 4-8 PHP執行系統外部命令語法 53
程式 4-9 彈跳視窗語法 53
程式 4-10 FGETCSV語法 54
程式 4-11 存取矩陣語法 54
程式 4-12 搜尋風速最大值語法 55
程式 4-13 計算風速平均值語法 55
程式 4-14 CONT.PHP內容語法 57
程式 4-15 BAT檔壓縮指令語法 58
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