風工程

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蕭葆羲
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具体描述

  風為自然環境中無處不在的現象。無論是強風或弱風,對於建築物或橋梁等工程結構物安全、風災、海岸或乾旱地區飛沙、風能、都市風環境舒適及安全性、空氣污染擴散、都市熱島效應、建築通風、運輸載具與體育運最佳氣動力,舉凡與風作用等相關問題,皆屬風工程問題範疇。如何掌控與解決問題,經過多年來國際間各國學者專家努力研究,應用理論分析、風洞實驗模擬、現場調查以及計算流體力學等方式建立解決問題模式,使得風工程逐漸成形為一門跨領域綜合性學科。
好的,这里为您提供一本名为《城市之光:现代照明设计与环境美学》的图书简介,该书内容与您提到的《風工程》无关。 --- 图书名称:《城市之光:现代照明设计与环境美学》 图书简介 导言:光,重塑我们对世界的感知 在人类文明的进程中,光不仅仅是物理现象,更是文化、情感与技术的载体。从古代的火把到现代的智能照明系统,我们对光的驾驭能力,深刻地影响了我们的生活方式、城市形态乃至心理健康。《城市之光:现代照明设计与环境美学》一书,旨在全面探讨当代照明设计在塑造城市空间、提升居住环境质量以及构建独特美学体验中的核心作用。本书聚焦于如何超越单纯的照明功能性需求,将光视为一种强大的设计语言,去雕琢建筑的轮廓、引导人流的路径,并营造出富有层次感的叙事空间。 第一篇:照明设计的基石——理论与技术前沿 本篇深入剖析了现代照明设计的理论基础与技术革新。我们首先回顾了照明科学的基本原理,包括光谱分布、显色性(CRI)、色温(CCT)等关键指标,并阐述了这些参数如何直接影响人眼对色彩和空间深度的感知。 随后,重点讨论了LED技术带来的革命性变化。LED的高能效、长寿命和可控性,彻底颠覆了传统照明的格局。本书详述了从单色到全彩可编程照明系统的演变,以及如何利用智能控制平台(如DALI、0-10V调光系统)实现动态光环境的精准控制。特别值得一提的是,我们探讨了“人本照明”(Human Centric Lighting, HCL)的前沿概念。HCL不仅仅关注视觉舒适度,更着眼于光照对人体昼夜节律的影响,揭示了如何通过模拟自然光的变化,优化室内工作环境和居住体验,从而提高生产力与睡眠质量。 在技术应用层面,本书还涵盖了光污染的议题。随着城市照明规模的扩大,过度的或不当的光照对生态系统和天文学观测构成了严重威胁。我们提供了详尽的缓解策略,包括合理的光束角控制、减少杂散光(Uplight)以及使用光谱受限的光源,旨在实现“恰到好处”的光,平衡城市活力与自然宁静。 第二篇:光与建筑的对话——形式、肌理与叙事 照明设计是建筑的二次生命。本书将大量的篇幅留给了光与建筑形态的交互作用。我们探讨了“表皮照明”与“内部渗透”两种主要的设计策略。表皮照明,即利用光线强调建筑的体量、材质和几何特征,常用于地标性建筑的夜间标识。书中通过大量案例分析,展示了如何运用洗墙、投射、轮廓勾勒等手法,使建筑在黑暗中讲述自己的故事。 内部渗透则关注光线如何从室内渗透到室外,形成温暖、邀请性的视觉效果。我们分析了不同材质(如玻璃幕墙、石材、穿孔金属板)对光线的反射、吸收和漫射特性,阐明了材质选择在光照效果中的决定性作用。 此外,本书还细致地研究了“光影雕塑”的概念。优秀的设计师深知,缺失的光线与存在的光线同等重要。通过遮挡、格栅和几何结构,创造出清晰的阴影,可以赋予静态的建筑以动态的节奏感和雕塑感,增强了空间的层次感和戏剧性。 第三篇:城市景观的编织者——公共空间与环境光艺术 城市公共空间是照明设计最直观的舞台。《城市之光》深入分析了街道、广场、公园和桥梁等公共设施照明的特殊要求。在街道照明中,设计的核心在于安全、可识别性和视觉舒适度的平衡。我们对比了不同配光曲线(如对称型、非对称型)在不同道路等级上的适用性,并强调了均匀照度和眩光控制的重要性。 对于城市广场和滨水景观,照明设计则上升为一种环境叙事艺术。本书分析了如何通过光束的色彩、亮度和动态变化,来引导游客的视线,划分功能区域,并烘托特定的节日或活动氛围。我们探讨了动态照明(如流水、呼吸灯效)在激发城市活力方面的潜力与风险,强调其必须服务于空间的功能和情感需求,避免流于表面的炫技。 环境光艺术部分,本书收录了多位国际知名灯光艺术家和设计师的作品。他们将照明视为一种媒介,创造出超越实用性的、与环境深度融合的光体验装置,探讨了光与水的相互作用、光与雾气的弥散效果,以及如何利用光线来重构人们对时间流逝的感知。 第四篇:人性化与可持续发展——面向未来的照明实践 在环境意识日益增强的今天,照明设计必须承担起可持续发展的责任。《城市之光》的第四篇着眼于未来的实践方向。我们系统梳理了“零能耗照明”和“智能调适照明”的实现路径。这包括如何更有效地利用自然光,结合光感应和人体感应技术,使人工照明实现“按需点亮”的精细化管理。 可持续性也延伸至材料选择和生命周期管理。本书探讨了照明设备的可回收性、散热效率对光源寿命的影响,以及如何设计易于维护和升级的照明系统,以延长其使用寿命,减少资源浪费。 最后,本书回归到“人”的核心。优秀的照明设计必须是富有同理心的。我们探讨了在特定功能空间(如医院、学校、博物馆)中,如何根据使用者的年龄、活动类型和心理需求,量身定制光环境,实现真正以人为本的设计。 结语:光语者的使命 《城市之光:现代照明设计与环境美学》不仅是一本技术手册,更是一部关于光与空间关系的哲学思考录。它面向建筑师、城市规划师、景观设计师、室内设计师以及所有对城市光环境抱有热情的读者。通过本书,我们希望激发读者将照明视为一种雕塑工具,去创造出既高效节能,又充满美学深度和人文关怀的未来光环境。光是无形的,但其塑造的世界却是我们每天都能触摸和感受到的。

著者信息

作者簡介

蕭葆羲


  作者曾擔任國立臺灣海洋大學河海工程學系(所)主任,以及中華民國風工程學會(Taiwan Association for Wind Engineering, TAWE)理事長。現職為國立臺灣海洋大學河海工程學系教授以及中央研究院物理研究所合聘研究員。研究領域包含:風工程、風洞模擬試驗、環境流體力學、以及大氣與海洋環境污染擴散。
 

图书目录



第一章 風之簡介 001
1-1 大氣層與其垂直分層結構 004
1-2 氣壓與風 008
1-3 科氏力效應與作用於風之力 011
1-4 地面風帶、季風與噴射氣流 017
1-5 風速、風向與風力等級分類 019
1-6 風速測站與量測儀器 026
1-7  地轉風、梯度風、熱帶風暴與旋衡風之運動力學分析031
1-8 颱風 038
1-9 海風與陸風 049
1-10 山風與谷風 051
1-11 焚風、欽諾克風與布拉風 051
1-12 龍捲風 054
1-13 雷暴風、下暴風與重力風(下吹風) 057
1-14 風災 060
1-15 風驅雨 064
問題與分析 070
參考文獻 082

第二章 大氣邊界層內風速特性 087
2-1 大氣紊流邊界層 089
2-2 平均風速剖面 091
2-3 地表粗糙與地形改變對平均風速剖面之影響 101
2-4 回歸期與再現風速 107
2-5 紊流強度剖面 111
2-6 雷諾應力 114
2-7 紊流積分尺度 117
2-8 陣風因子 121
2-9 風譜 123
問題與分析 137
參考文獻 143

第三章 風力能源—綠色電力 149
3-1 永續環保能源—風能 151
3-2 世界其他國家風能歷史狀況簡介 152
3-3 台灣之風能歷史簡介 153
3-4 平均風速統計特性分析 157
3-5 風能與風能密度 168
3-6 風能計算模式 171
3-7 陸域或海岸之風力機位址選擇與注意事項 179
3-8 海域離岸風力環境特性、開發注意事項與開發實例 183
3-9 海域離岸式風力發電在臺灣之未來推展分析探討 192
3-10 風能轉換分析 193
3-11 風力機構造與特性及性能參數 194
3-12 風力機理論效率與風力機發電系統效率分析 201
3-13 風力田單位發電投資成本經濟分析 208
3-14 中小型風力發電 209
問題與分析 211
參考文獻 212

第四章 風蝕、防風及風對蒸發與波浪之影響 217
4-1 風蝕 219
4-2 風積沙與風吹沙 227
4-3 沙塵暴與揚塵及海岸飛沙 233
4-4 防風設施種類與特性 236
4-5 防風牆(柵)之風場特性 238
4-6 防風(林)帶之風場特性 253
4-7 防風網下游處之風場特性 257
4-8 風與蒸發 263
4-9 風生浪與風驅流 265
4-10 颱風引生波浪現象之特性 268
問題與分析 271
參考文獻 278

第五章 綠風水—建築風環境與通風 285
5-1 綠風水—建築環境風場 287
5-2 建築物周遭環境風場氣流的特性 288
5-3 環境風場之行人風之評估 296
5-4 通風原理與應用 303
5-5 建築物之通風與換氣 305
5-6 建築物之通風設計 311
5-7 建築風影 316
5-8 都市通風改善—風廊道 317
問題與分析 323
參考文獻 331

第六章 風與污染物之大氣稀釋擴散 335
6-1 風對大氣污染擴散之效應 337
6-2 大氣穩定度對煙囪排放污染煙柱擴散之效應 340
6-3 煙柱之上升現象(前期擴散) 343
6-4 煙柱之大氣擴散(後期擴散) 348
6-5 風與煙囪下洗 367
問題與分析 369
參考文獻 373

第七章 結構物之氣動力、氣彈力與風載重分析 379
7-1 氣動力現象 381
7-2 風對二維結構物作用效應—壓力、阻力與升力 388
7-3 三維結構物表面風壓 396
7-4 氣彈力現象 401
7-5 結構物抗風減振對策與方法 407
7-6 風載重分析 410
7-7 建築物表面風壓特性實驗分析 416
7-8 海洋工程結構物抗風設計 434
問題與分析 437
參考文獻 450

第八章 風洞試驗與模擬 457
8-1 風工程使用之風洞概述 459
8-2  開放式風洞設計—國立臺灣海洋大學之環境風洞案例概述 460
8-3 風洞模擬實驗之理論分析 466
8-4 風洞模型試驗研究與應用案例 471
8-5 風洞相似性模擬試驗 492
問題與分析 499
參考文獻 506
 

图书序言

  • ISBN:9789865222703
  • 規格:平裝 / 520頁 / 17 x 23 x 2.6 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读



  風工程(WIND ENGINEERING)是一門新興的工程學科,顧名思義乃是在地球表面上舉凡與風有關之相關工程問題,皆包括在其研究探討範圍內。事實上它包含了氣象學、氣候學、流體力學、空氣動力學、結構動力學、建築工程、海洋工程以及環境工程(空氣污染、風環境)等,因此也是上述各學科之綜合與交叉。

  因此風工程其主要係研究探討在地球大氣邊界層內之風與人類在地球表面,包含陸地及海洋之各式工程活動之間的相互作用與影響。研究分析進行方法,包括有使用理論、計算、現場量測以及實驗等方式單獨或交叉分析推演研究。概略區分兩面向:(1) 環境風工程、(2) 結構風工程。

  更進一步具體而言,風工程研究與應用探討內容標的包括有:

  1. 大氣邊界層內風之特性與統計性質。例如工程設計所需之區域性長年風或強風之紊流統計特性以及風譜分布變化。

  2. 風對建築物與結構物之作用。例如對於風載重、氣動力現象、氣彈力現象、通風等之影響效應及變化。

  3. 風引起之質量包括氣體、液體或固體形式等之運移。例如氣懸性空氣污染物或重質有害氣體之擴散、延散與傳輸,風沙或風雪造成之相關環境問題。

  4. 風力能源之開發利用,包括如何開發利用在陸上以及海域之風能。

  5. 局部風環境與工程微氣候,包括陸上大型開發案社區造鎮,以及海岸工業區或海域人工島開發之風環境影響特性。

  6. 風對社會經濟之影響。例如颱風、颶風、龍捲風等所形成之風災對整個社會國家經濟之影響。

  7. 各式運輸工具或載具之空氣動力行為。例如車輛、巴士、火車及水上船舶等氣動力特性之風阻係數、升力係數等。

  8. 其他相關體育運動,諸如滑雪、賽車、帆船之空氣動力學等問題。

  本書為風工程入門概念性之簡介,冀提供有興趣進入風工程領域探索之學子或從事工程設計者之研讀與參考,並歡迎同好者不吝賜予建議及指正。
 

用户评价

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坦白說,這本書的排版風格,或許對某些讀者來說會有點「古典」。它沒有太多花俏的色彩或現代感的網頁式排版,就是紮紮實實的黑白文字與線圖,但這反而讓我更專注於內容本身。我個人特別欣賞作者在闡述複雜概念時,那種「層層剝繭」的敘事方式。舉例來說,在解釋地表風廓線模型時,他先從理想化的常數風速開始,然後逐步引入摩擦因子、地形修正係數,最後才進入到真實風場的隨機性模擬。這個過程非常符合人類的學習曲線,不會一開始就用最難的公式嚇跑讀者。不過,雖然內容紮實,但這本書的「實務操作性」並非百分之百。它更偏向理論指導和設計準則的建立,如果你期待書裡能找到「如何用某款軟體設定參數」的詳細步驟,那你可能要失望了。這本書教的是「為什麼要這樣設定」,而不是「如何點擊滑鼠」。這種著重於基本原理深度的寫法,讓讀者在面對新興的、書本上還沒來得及寫入的風場挑戰時,依然能夠憑藉紮實的基礎知識找到解決方向,這才是它最寶貴的地方。

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這本《風工程》我實在是忍不住要來聊聊,光是從書名看起來,就覺得這絕對不是那種輕鬆的讀物,它散發出來的是一種紮實、嚴謹的學術氣息。坦白說,我會想翻開它,純粹是因為我最近在參與一個老建築的結構補強計畫,尤其是面對颱風季節時,對於風力對結構的影響,總是有種「知其然,但不知其所以然」的焦慮感。書裡頭的圖表和公式,老實講,一開始是看得我頭昏腦脹,那些流體力學的基礎原理,還有邊界層的描述,簡直就是在考驗我的耐心。不過,當我硬著頭皮啃下前幾章後,開始體會到作者在編排上的用心。他不像有些教科書那樣只是把一堆理論砸過來,而是很有條理地把理論與實際案例結合。例如,書中提到如何計算高層建築在不同風場下的動態響應,那種數學推導的過程雖然繁瑣,但每一步的邏輯都像是建築師在設計藍圖時的精確切割,讓人不得不佩服。我特別留意了關於「風洞試驗」的部分,書裡詳述了模型製作的比例尺效應和儀器校準的細節,這對於我們這些實際操作者來說,簡直是寶貴的經驗傳承。讀完這部分,我對以往認為只是「把模型放進去吹風」的認知徹底改觀,原來背後牽扯的物理學和工程判斷如此細膩,讓人對「專業」二字有了更深的敬畏。

评分

這本《風工程》對我來說,最像是工具箱裡那把「瑞士軍刀」,乍看之下不起眼,但裡面藏著你需要的每一個細節工具。我會這麼形容,是因為它內容的廣度遠超乎我的預期。我本來以為它會聚焦在建築結構上,畢竟「工程」二字很常指向營建。結果翻開目錄才發現,它居然花了相當篇幅在探討風能發電的葉片設計,特別是葉片在陣風中的載荷變化與疲勞壽命預估。這對我一個從事傳統結構領域的人來說,簡直是打開了新世界的大門。書中對氣動彈性力學的闡述極為精闢,特別是「顫振」(Flutter)現象的數學模型建立,那種將空氣動力學與結構動力學無縫接軌的寫法,讓我深切感受到跨學科知識整合的重要性。而且,書中的許多圖示都是手繪風格,雖然不是那種高清的電腦渲染圖,但卻有種老派匠人的溫度,讓人覺得作者是親自經歷過這些風場考驗的。每一次翻閱,都能在那些看似簡單的圖形中,發現隱藏的物理意義,非常耐人尋味,絕不是那種應付了事的制式教材。

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要評價這本《風工程》,我得從「時間的考驗」這個角度來看。這本書內容的紮實度,讓我覺得它並非追趕最新的學術熱點,而是沉澱了數十年的工程智慧。尤其在討論到歷史上著名的風災案例分析時,作者的筆觸顯得非常沉穩,他不是在批判當年的設計失誤,而是在探討在當時的技術限制下,人們是如何利用已知的物理規律進行設計,以及我們可以從中汲取哪些教訓。我特別喜歡書中提及的「風險評估矩陣」,它將工程的安全性、經濟性與可接受的失敗概率進行了量化比較,這種宏觀的視角,讓我從一個單純的結構設計者,提升到了需要考慮社會效益與成本的工程決策者。每一次翻閱,我總會找到一些過去忽略的細節,比如不同地區的建築規範對於風荷載安全係數的潛在差異。總之,這不是一本可以速讀的書,它需要時間去消化、去反覆咀嚼,但每一次的投入,都會在你的工程思維中留下深刻且實用的印記。

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說真的,如果你是那種想找一本淺顯易懂、三分鐘看完的科普書,那這本《風工程》可能要讓你失望了。它的深度完全不是為著「一般大眾」設計的,更像是寫給那些正在攻讀土木、結構或機械相關碩博士生看的參考書。我印象最深刻的是書中對非線性風力作用的探討,那種對於材料疲勞和極限狀態的分析,簡直是把工程師可能遇到的最壞情況都預想進去了。我記得有一次,我們團隊在評估一座橋樑在強風下的振動抑制方案時,資料都顯得捉襟見肘,而這本書裡恰好有一章節專門討論了主動與被動阻尼系統在風致振動中的應用優劣。作者不僅僅是羅列了各種阻尼器的種類,更深入分析了它們在不同頻率響應曲線下的效率差異,這種細緻入微的比較,對於我們做決策時,提供了非常堅實的數據依據。閱讀的過程,我會經常停下來,對照著手邊的專案數據反覆比對,甚至會拿出一張草稿紙,試著自己跑一遍書上的某個簡化模型計算,那種知識被激活的感覺,非常暢快淋漓。這本書的價值,就在於它敢於觸及那些業界人士避而不談、但卻至關重要的「難題」。

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