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風工程理論與應用

內容簡介

內容簡介 風工程基本上是流體（空氣）與不同物體間相互作用產生的結果，對於大多數從事風工程研究的人而言，鈍體空氣動力學（bluff-body aerodynamics）是了解風工程領域的基本知識。但在不斷發展的過程中，風工程已是一門具有多面向、跨領域與日常生活息息相關的工程應用學科。風工程涵蓋的範圍包括：大氣邊界層特性、紊流特性、鈍體空氣動力學、空氣彈力學、建築與結構物的耐風設計、橋梁耐風設計、建築物的室內 室外通風、建築物周邊與社區的風環境、煙流排放與大氣擴散、風能、車輛空氣動力、運動空氣動力等。研究方法則包括了數理模式、風洞試驗、計算流力（CFD）等。在國內外也很難找到一本合適大學部風工程教材，於是，風工程學會邀集多位學有專長的教授，參與本次風工程教材的編撰工作，希望藉此為國內風工程紮下更穩固的基礎。

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介中華民國風工程學會2004年4月，一群長期投入風工程研究的教授覺得應當結合眾人的力量，更有效率的推動風工程的學術發展以及工程應用。因此，經過數個月的積極聯絡產官學界相關人士，成立了中華民國風工程學會，對外以Taiwan Association for Wind Engineering(TWAE)名義，參與國際風工程學會活動，對內則以風工程學會作為國內風工程學術交流、合作與推廣的平台。過去十二年間，除了每二年定期舉辦風工程學術研討會，每季發行風工程電子報，協助會員承接建築物風力規範以及其他風工程應用議題之委託研究計劃案之外，並藉由不定期主辦或協辦各類型的風工程學術會議或講習會，推廣風工程之實務應用。本學會主要任務如：1.研究、發展推廣風工程學術及其有關之科學與技術；2.蒐集與風工程有關之圖書、期刊、法規及其他資料，以供研究發展之參考；3.接受公私立機關之委託，研究並解答風工程學術與實務之有關問題，並提供技 諮詢服務；4.提供風工程學術、法規、教育方面之意見，以供政府機關主管當局參考採行；5.聯繫國內外各風工程團體，交換資料及技術，並促進與國際風工程學術團體交流；6.發行會刊、會誌、會報及有關風工程之 各項圖書刊物；7.其他有關風工程事項。

產品目錄

產品目錄 第一章 前言1. 風工程起源 2. 我國風工程發展沿革 3. 章節內容 第二章 大氣邊界層 1. 大氣紊流邊界層 2. 平均風速剖面 3. 紊流強度剖面 4. 雷諾應力 5. 紊流積分尺度 6. 風譜 參考文獻 第三章 鈍體空氣動力學1. 前言 2. 氣動力特性參數－風壓係數與風力係數 3. 矩柱體的氣動力特性 4. 圓柱體的氣動力特性 5. 擾動風力與風壓計算 6. 小結 參考文獻 第四章 結構風致振動之頻率域解析1. 風速、風力與結構振動反應之關係 2. 風引致結構振動反應 參考文獻 第五章 建築物之內壓特性 1. 前言 2. 建築物的靜態內壓 3. 內壓的動態特性 參考文獻 第六章 低層建築風力特性與耐風設計 1. 前言 2. 低層建築所受之風載重 3. 低層建築物實場觀測與氣動力實驗 4. 低層建築物模型氣動力實驗成果 5. 小結 參考文獻 第七章 高層建築風力特性與耐風設計1. 前言 2. 高層建築結構系統之設計風力 3. 建築被覆物之設計風壓 4. 振動引起的舒適性問題 5. 風環境與行人舒適度 6. 風洞實驗在高層建築抗風設計上之應用 7. 結論 參考文獻 第八章 煙囪與高塔之風力特性與耐風設計1. 前言 2. 通則 3. 風力特性 4. 風力計算 5. 風力係數 6. 橫風向之風力 7. 風力引起之扭矩 8. 設計風力之組合 9. 風洞試驗 10. 桁架高塔耐風設計 參考文獻 第九章 橋梁空氣動力學與耐風設計1. 概論 2. 橋梁氣動力效應 3. 橋梁之數值分析 4. 例題分析與結果 參考文獻 第十章 大跨度屋蓋結構之風力特性與耐風設計1. 前言 2. 大跨度屋蓋結構之風力特性 3. 大跨度屋蓋之結構特性 4. 大跨度屋蓋結構之耐風分析 5. 大跨度圓頂結構物之時域分析與現行風力規範之比較 6. 結論 參考文獻 第十一章 建築物通風1. 建築物通風 2. 自然通風 3. 機械通風 參考文獻 第十二章 大氣擴散1. 風對大氣污染擴散之效應 2. 大氣穩定度對煙囪排放污染煙柱擴散之效應 3. 煙柱之上升現象（前期擴散） 4. 煙柱之大氣擴散（後期擴散） 5. 大氣擴散下洗現象 參考文獻 第十三章 風力發電1. 前言 2. 何謂風與風能 參考文獻 第十四章 風洞試驗在建築與橋梁耐風設計上之應用1. 前言 2. 大氣邊界層風洞 3. 模擬相似律 4. 常見建築物風洞試驗項目 5. 風洞實驗在橋梁耐風評估上之應用 參考文獻 第十五章 CFD應用與計算風工程1. 前言 2. 計算流體力學（CFD）與計算風工程（CWE）之基本異同 3. CFD CWE在工程分析方法上之比較 4. CWE與風洞試驗方法的互補關係 5. 數值解析方法的基本執行步驟 6. CWE的基本控制方程式 7. CWE模擬實例 參考文獻 第十六章 建築物耐風設計規範及案例應用1. 前言 2. 一般耐風規範之構成要素 3. 《規則》與《規範》適用範圍 4. 設計風速 5. 主要風力抵抗系統設計風力 6. 耐風性能檢核 7. 一棟高寬比3至6柔性建築物主要風力抵抗系統之耐風設計 8. 結論 參考文獻 第十七章 資訊工程在風工程之應用1. 建物風載分析專家系統 2. 行人舒適度模擬分析專家系統 3. 類神經網路 4. 資訊化風工程資源整合環境 5. 結論 參考文獻 第十八章 環境風場1. 前言 2. 流場特性 3. 舒適度評估方法 4. 舒適度評估流程 參考文獻 英中名詞對照表

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試閱文字

內文 : 序／前國立台灣海洋大學 校長 黃榮鑑 教授

風是地表大氣邊界層空氣流動的現象，當風與人類在地表的建造物發生交互作用的結果，則產生所謂的風工程（或風力工程）問題。風工程是一個具有多面向、跨領域、與日常生活息息相關的工程應用學門。風工程涵蓋的範圍包括：大氣邊界層特性、紊流特性、鈍體空氣動力學、空氣彈力學、建築與結構物的耐風設計、橋梁耐風設計、建築物的室內/室外通風、建築物周邊與社區的風環境、煙流排放與大氣擴散、風能、車輛空氣動力、運動空氣動力等。研究則包括了數理模式、風洞試驗、計算流體力學的數值模擬（CFD）等方法的探討。早期的研究，物理模擬是探討風工程唯一有效率的研究方法，隨著電子計算機硬體及軟體的發展，1980年代學術界與工程界開始大量使用電子計算機，計算流體力學的數值方法開始被引入風工程領域，一直到了2000年之後，電腦軟、硬體的發展才足以負荷計算流體力學的數值模擬方法，在風工程應用的計算需求。
台灣在1980年代，隨著經濟的起飛與發展，大量的高樓大廈如春筍般被開始建造，考量台灣夏、秋兩季為颱風侵襲的季節，內政部乃有針對高樓大廈建築設計法修訂之考量；另外台北地區為解決拉圾棄置問題，開始有建造焚化爐之議。為探討風力對高建築物的影響，1984年，中央研究院物理所的流體力學及大氣物理研究團隊，參考美國科羅拉多州立大學風洞試驗室的大型環境風洞，建造了台灣第一座適用於風工程及汙染擴散研究的大氣環境風洞（該風洞後來贈與國立中央大學土木工程學系），開啟了我國從事有系統的風工程及汙染擴散實驗研究。1984 到2000年間，台灣有多所大學也陸續興建大氣邊界層風洞，以從事各個領域的風工程研究。為結合國內產官學界的力量，有系統的推動風工程的研究與發展，在多位教授的籌劃下，台灣於2004年成立中華民國風工程學會，並於2005年舉辦第一屆風工程研討會。經過二十餘年的發展，國內目前已有十餘所大學院校從事風工程的教學與研究工作。欣聞2013年在學會理事長方富民教授的號召與規劃下，將編列風工程教材列入學會的工作項目，由各校教授參與風工程教材的編撰工作，期以提供大學部風工程教學之教材。有感於多位教授致力於國內風工程教學及研究推動之熱誠，甚願為這本專書題序。