撰文/林韋萱(經典雜誌特約撰述)
攝影/徐安隆(經典雜誌攝影)
說他們能呼風喚雨,雖不中亦不遠矣。他們能決定情侶在船頭浪漫演出鐵達尼時,船上煙囪的黑煙會不會不識相地撲面而來;也能決定穿著迷你裙的小姐,會不會因風揚起而走光。
不過,先別急著羨慕他們。
這是一群在內政部建築研究所風雨風洞實驗室裡的研究人員,研究室的位置,就在成功大學最偏僻的歸仁校區,離第一間商店要走十五分鐘。六個替代役男和六個男職員裡,有八個人得不分日夜地守在這裡。
當初我決定要報導風洞實驗室時,有同事很興奮地說:「是不是成龍《飛鷹計畫》裡面那個?」我特地去找了《飛鷹計畫》來,看看成龍如何在測試飛機性能的航空風洞裡被吹得七葷八素,還能神勇地制伏兩個壞蛋。
然而,我們採訪的實驗室,屬於風速比較慢的環境風洞,沒有什麼炫目的金屬未來感。我只好安慰自己,大部分的科學都不是那麼炫的,就像大部分的人都不像金城武或林志玲。我們就是要替這些平凡又重要的大多數發聲!
風洞簡單說來,就是個管狀空間,加上一具大風扇,目的是測量物體在氣流經過時所受的影響。它是個工具,應用在各個領域上。例如《飛鷹計畫》裡的風洞是測試飛機用、也有專門測試火箭、砲彈、汽車等的風洞。
內政部建築研究所的風洞實驗室,屬於風速較低的環境風洞。說它風速低,其實也可以到達每秒三十五公尺,相當於十一級風,人進去的話肯定站不穩。既然是建築研究所,測試的東西就多跟建築物有關。這個風洞實驗室的業務範圍,包括測試建築物對各方向風的承載力、建築物表面受到的風壓、高層建築物對周遭微氣候的影響,也進行大氣擴散研究,像是工廠的煙囪要架多高才不會讓廢氣下沖到住宅區等等。
最近如果有讀者經過台北捷運市府站,看到旁邊有一塊鐵皮圍起來的基地,正要準備蓋一棟高約二百一十八公尺的大樓,那即是風洞實驗室近日正進行的一件高樓測試的對象。
內政部頒定的建築物耐風設計規範,規定建築物高度如果超過九十公尺,就要做風洞效應評估,也就是使用主體建築和周遭建築物的模型進行風洞測試,評估包括建築物風力承載、表面風壓以及環境風場等項目。
主角上場受測前,要先布置好舞台。當然不是模型擺著,開了電風扇讓它吹就好。既然是模擬測試,這個舞台,就要盡可能接近真實大氣層中的空氣流動情況。大氣層中,最靠近地表有一層薄薄的空氣,流動情況特別複雜,會受到地形、溫度等因素影響,叫作「大氣邊界層」(Atmospheric boundary layer)。大氣邊界層的風速會隨著高度改變,越靠近地面的風因為建築物地形複雜、摩擦力大,風速越慢,越往上風速就會變快。但是超過了約五百到一千公尺的高度,風速就開始固定不變了。
因此,實驗室風洞的風在吹進來之後要經過一些處理:首先,會經過整流用的蜂巢網,變成像千層蛋糕一樣一層層地吹進來。然後放上三角錐型的渦流產生器,再根據受測地區的地況究竟是都會、市郊還是海岸,排上疏密、高度不同的粗糙元,用來模擬真實環境中的山坡、建築物、樹木等等,目的就是要實驗室裡的風速,在靠近地表處會因為摩擦力減慢。
替代役男們先放上三角錐形的渦流產生器,然後用長長的木條當尺,仔細把五百個、每個重一公斤的鐵塊當成粗糙元,整整齊齊地排得像骨牌一樣,如此一來,就完成了穩定的大氣邊界層。
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[Not a valid template]↑ 進行表面風壓測試前,須將受測建物模型裝上多頻道電子掃瞄計。
[Not a valid template]↑ 及頂的大樓玻璃帷幕牆,由工地被移至風雨實驗室進行強度測試。寬廣的實驗室偶爾也權充運動場。