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Application of Different Turbulence Closure Model to Investigate Residual Current and Salinity in an Estuary

本研究應用數值模式模擬部分混合河口的殘餘流和鹽分分佈。ELCIRC三維水理模式已建立並應用於淡水河系及其近海水域，數值模式以實測之時序水位、流速與鹽分作爲驗證，驗證結果大致良好。然後數值實驗應用不同的紊流閉合模式搭配不同的背景擴散係數。數值實驗結果顯示，四種紊流閉合模式（k-ke, k-ε, k-ω, 和UB）的結果差異很小，然而模式模擬結果亦顯示，當背景擴散係數高過10^(-4)平方公尺/s時，對鹽分分層與殘餘環流的影響很大。

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The Efficiency of a New Vector form of Finite Eiement and Its Application to Offshore Structures

本研究爲以平面剛架元素搭配向量式有限元素法(VFIFE)，應用於波浪力作用下之海域平台動力分析之研究。在本研究中計算每一時間間隔之結構系統的幾何位置改變，係採用移動構架座標近似法，分析時可避免進行反矩陣之計算，以縮短動力分析時所需耗費之計算時間。由於向量式有限元素法數值計算的效率比傳統有限元方法高，使用向量式有限元素法分析因波浪作用而造成海域平台之動力分析應是一個具有優勢的解決方法。藉由本研究所發展的向量式有限元分析理論進行分析海域平台的動力反應，其每一個節點的垂直及水平位移均可求得。由本研究所發展的分析理論：向量式有限元素法，對於分析因波浪作用所造成海域平台之動力反應可獲致令人滿意的成果。

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Measurement on the Wind Characteristics for a Turbulent Boundary Layer Flow over Mild Slope Embankment

In the present study, we reported the measured results of the wind speed and turbulence characteristics for the turbulent boundary layer flow over a two-dimensional embankment with mild slope angle of 3˚, 6˚, 9˚, 12˚, and 15°. The measured profiles of wind speed-up parameter, K(subscript L) at the top of the embankment show that speed-up becomes significantly in the region of Z/Z(subscript ref) ＜0.4 as the embankment slope angle increases. Here Z is the measured height, and Z(subscript ref) is the turbulent boundary layer thickness. At the heights above Z/Z(subscript ref) ＞0.4, the differences for the longitudinal turbulence intensity and Reynolds stress become smaller, and they approach to almost the same for embankment with various slope angles. As the wind speed-up parameter, K(subscript L) is scaled by the dimensionless measured height and embankment slope. It is transformed to a dimensionless parameter, S(subscript p). Analysis of the relation between S p and embankment slope angle θ (in radian), the log-log linear function is found and shown as: log[(Z/Z(subscript ref)/S(subscript p)] = -1.973log(θ)-0.204. At the beginning location of embankment top surface with the height Z/Z(subscript ref)= 0.15, it is evident that the lower frequencies power density increase as the flow passed from 0˚ (no embankment existed) changing to embankment slope angle 3˚. But as the embankment slope angle is increasing up to 15˚, the lower frequencies power density decrease, inversely.

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以雙互換邊界元素法求解修正型緩坡方程式

本文以修正型緩坡方程式(MMSE)爲解析波浪折、繞射以及反射共同效應之控制方程式，爲避免求解邊界積分方程式過程中所遭遇的複雜領域積分，應用雙互換邊界元素法(Dual Reciprocity Boundary Element Method, DRBEM)進行求解。數值計算例分別爲Homma圓島與沒水圓形淺灘，並且與Homma圓島之淺水長波解析解、沒水圓形淺灘之實驗值分別進行比較。由於在長波條件下MMSE之底床延伸項較不顯著，因此本文以720 sec 爲入射波週期進行計算，DRBEM-MMSE數值結果與解析解之結果十分吻合。此外，與沒水圓形淺灘實驗值比較結果，顯示DRBEM-MMSE之波浪模式有良好之準確度，對於圓形淺灘後方之計算準確度亦有顯著提升。本文成功的應用雙互換邊界元素法求解修正型緩坡方程式，且由於考量底床延伸項的關係顯著改善DRBEM-MSE之計算準確度。

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系列潛堤工法應用於海岸保護之可行性分析

本文應用Hsu等人(2003)所提出之EEMSE數值模式，探討波浪通過平面系列潛堤所產生的布拉格共振(Bragg resonace)效應，從數值計算結果分析系列潛堤共振效應和影響參數之關係，並據此選擇適當海域作為設計基地，進一步評估該工法之可行性。文中以新竹港南海域爲例，利用數值模式進行波場模擬，以遮蔽效益參數評估佈置系列潛堤後的消波效果。本文同時以該佈置方案爲例估算建構所需之材料成本，綜合歸納系列潛堤工法之優缺點，藉以說明其於海岸保護上之適用範圍。

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一種人工海中森林消波研究

柔性海岸保護工法已是世界潮流所趨，本文提出的人工海中森林，乃由充氣後的半封閉圓管群所組成。本研究包含理論分析、實驗室試驗及現場試驗，理論和實驗得知其消波性能，現場試驗測驗實際操作可行性。理論及實驗結果顯示，入射波尖銳度增加及相對水深減小時，透射率減小，消波性能較佳。原型模型現場試驗，以砂袋作錨碇物，潛水人員安裝操作無問題，但無法通過2007年10月柯羅莎強烈颱風的考驗，本簡易設計如欲應用在有颱風波浪的海岸，尚須經顧問工程業者改良。然而可以考慮應用在港內，解決短期如颱風時的港池不夠靜穩問題。