流固耦合計算

　　在結構施加荷載產生變形後，其「結構形狀」已經改變，對於涉及需流固耦合之領域而論，應該根據變形後之結構形狀重新進行流體動力計算（CFD），以確認新結構形狀之實際結構荷載，再進行一次結構分析程序以產生變形後之新結構形狀，並且反覆上述流固耦合計算程序，以縮減流體動力荷載誤差，方為結構真實承載之荷載。換言之，流固耦合計算是一種類似於疊代過程之Recycle程序，僅僅是反覆分析步驟較多，實際上並未提高流體動力計算和結構計算之難度。

　　在同一套有流體和結構分析軟體中，由流力工程師於流體動力分析後，將流體荷載結果交由結構工程師進行結構分析，而後再由結構工程師將結構分析後之變形結構交給流力工程師。之後，再由流力工程師做第二次流體動力分析，將流體荷載結果交由結構工程師進行結構分析，而後再由結構工程師將第二次結構分析後之變形結構交給流力工程師…，重複上述程序即是流固耦合計算過程。一般來說，流固耦合計算約需3~5個Recycle過程，亦即流力工程師在原始結構分析後，至少會再分析二次以上結構工程師提供變形結構之流體動力荷載，而結構工程師至少需要做三次以上結構分析。

　　流固耦合計算步驟多，為什麼需要進行如此費時又費力之分析程序呢？在考慮安全性較高之結構時，往往需要獲得結構變形後之實際荷載，方能進一步做準確之結構設計。但是，一般而言，結構在流體荷載作用產生變形後，多數情況下之流體動力荷載將由於流體作用之變形結構投影面積縮減，而導致流體動力荷載「縮小」。然而，由於流固耦合計算可以更為準確掌握結構變形後之使用效能，所以即便流體動力荷載縮小，但是最終結構形狀之設計往往取決於其「使用效能」。以轉動機械而論，結構變形將致使扭轉力矩相對改變，是否仍然能夠滿足其原先之轉動設計扭轉力矩使用效能呢？因此，在考慮做流固耦合計算之原因之一，是需要考慮結構變形後之實際使用效能，是否仍然能夠達到原先之功能設計目標，而非僅就結構安全性作唯一之考量因素。

　　筆者簡要概述流固耦合計算，期能供讀者做參考。

簡易結構實驗II

　　在結構實驗儀器方面，多數會採用機械油壓系統；然而，油壓系統所能加載之最大荷載越大，其荷載誤差也相對越大。一般而言，油壓系統誤差多在2000~3000牛頓以上，小型油壓系統誤差也至少在300~400百牛頓以上。若是要求精度在此之下，似乎無法採用機械加載方式。

　　在結構靜力實驗方面，可以施加固定質量之砝碼作荷載；在結構動力實驗方面，以「手」控制荷載砝碼做反覆運動間，觀測其運動行為暨量測其最大中點（簡支樑）或端點（懸臂樑）撓度，或許是比較可行之方式。根據筆者在任職工作早期時，借用自成功大學航太實驗場之拉力計（精度為１牛頓）做測試，其結果顯示以「手」製造定值加速度之動態荷載誤差，大約在5~10牛頓左右，但是必須以時間作為循環加載次數之控制條件。因此，在結構靜、動力實驗上，機械加載並非唯一選擇，甚至於往往不成為選項，主要原因乃在於需要根據結構實驗精度之需求而定。

　　在其餘結構實驗上，包括黏貼應變規必須靠手、敲擊實驗必須靠手、游標卡尺量測必須靠手、…等，因而讀者不應認為凡事靠機器或電腦最準確，其實在很多方面仍然無法透過機器或電腦取代人。但是，以電腦降低人為計算錯誤之機率，是必然需要運用於實際之工程設計，此乃理所當然之事。一般而論，小型結構不需要考慮結構動力問題，因為結構動力行為不同於結構靜力行為，往往是尺寸加大後方才會產生勁度不連續、幾何不連續、非對稱扭轉、…等問題。結構無法進行尺寸比例放大之主因，可從結構強度計算公式之「因次」即可得知原因。

　　在網路上，可以找到許多以位移做控制之結構實驗，再反推實際加載於結構上之荷載，或者由各個控制位移點之油壓系統讀數達設計值時，以其結構撓度作為實際加載結果之依據。在對於尺寸較大之結構進行結構實驗時，必然需要使用油壓系統進行荷載控制。筆者認為，以位移反推加載於結構之荷載，或者以油壓系統讀數同設計值所產生之撓度進行控制，應該透過應變規搭配檢查結構表層實際應變值，以同步確認結構實際承載之荷載結果。在涉及流固耦合領域之結構實驗上，應該以結構最終變形後之真實荷載作為其實際荷載，方能確保結構同工程設計正確無誤。

　　筆者簡要概述結構實驗，期能供讀者做參考。

簡易結構實驗

　　筆者在任職工作期間，從事過三十餘場小型結構實驗，以下總結個人心得，以供讀者參考。

　　在結構靜力實驗方面，筆者採簡支結構中點加載和懸臂結構端點加載型式，進行結構降伏強度預測、結構斷裂強度預測、結構撓度控制及反算材料彈性模數。在結構動力實驗方面，筆者根據拉力計和碼表計時功能，在產生定值加速度之簡易方法後，即可以反覆時間和移動速度來做加速度控制。在對於固定質量反覆做來回運動，以對於懸臂結構產生簡諧運動行為，並以鋼捲尺做端點撓度控制，以了解結構靜、動態行為之差異。對於結構實驗之尺度量測，應該採用游標卡尺做準確之斷面尺寸和厚度量測，方能計算正確之真實斷面慣性矩，而非規範標稱斷面慣性矩。在錐形或漸變型結構方面，應以游標卡尺分段做尺寸量測，並且需要對各斷面分別做計算和檢核。

　　在其餘實驗方面，包括應變規實驗、敲擊實驗、耐寒實驗、…等，主要是在準確控制結構實驗程序，即可達成結構實驗之目標。其中，在應變規使用方面，筆者使用過KYOWA單軸應變規、雙軸應變規及玫瑰型應變規。一般來說，單、雙軸應變規可反算玫瑰型應變規之量測結果，但是在加載方向非垂直或平行於應變規軸向時，即會產生第三軸應變計算誤差，此時玫瑰型應變規即可發揮其功用。在應變實驗操作程序不熟練下，建議購買玫瑰型應變規進行應變實驗；但是在應變實驗操作程序熟練下，購買單、雙軸應變規即可滿足大多數應變實驗之需求。

　　筆者簡要概述結構實驗，期能對於讀者在結構實驗上稍有概念，方能掌握結構強度和材料性能。

憑空創造能源─永動機存在嗎？

　　十二年前（1999年7月），筆者在專科時期暑假期間，正在籌備新生大露營階段和準備翌年之二技聯考。筆者當時正在發展RFS，留意到系統動力來源出現問題，透過更換電池是不恰當之方式，因而嘗試尋求發展永動機之可能性，有空即到各大書局翻閱相關書籍。

　　以既有之仿永動系統而論，都不屬於真正之永動機，因為永動機是指無外力來源，即可自動產生動力或能量，而非透過外力產生永動行為。以風力和水力為例，流動之風力和水流，本身因為處於持續移動狀態，質量受地球引力之加速度產生力，而力具有移動行為即是在做功，功得以動能、位能或熱能形式作用於機器上產生能量轉換，此即是風力和水力發電之基本體系和架構。因此，風力和水力發電都不屬於永動機，而是一種透過外界之能量補給循環系統。

　　筆者從物理學之觀點，總結自我研究之結論，包括：

1. 無論是保守力或非保守力，都無法透過『能量之移動路徑改變』或『能量之傳遞模式改變』，而產生能量不受自然界消能機制影響，卻產生能量放大之非常態行為。
2. 能量在自然界受消能機制的影響，只會被削減而不會有增加之行為，因為消能機制眾多，包括介質摩擦阻力、固體熱能消散、…等，尚未有任何一項物理實驗得以驗證，有何種自然界之物質或機制得以規避消能機制。
3. 天文物理學或原子物理學中，之所以星球能繞恆星運轉、衛星繞行星運轉或電子繞原子運轉，是因為該類體系彼此受質量引發之萬有引力產生循環運轉行為。該類物理現象確實存在，但是無法解釋為何產生該類物理現象。
4. 若要否定過去三百多年來所創建之牛頓力學基礎，來產生所謂之能量放大邏輯或體系，必須在創造全新之物理學理論下，透過觀測儀器建立物理實驗方法，驗證能量放大確實存在之物理現象。

　　其中，天文物理學和原子物理學，本身所具有之循環體系，在所有已發現之物理現象中，最接近於永動機之行為。也許，永動機系統之可能來源，是天文物理學和原子物理學本身具有之引力行為。但是，筆者認為即便能夠創建仿萬有引力循環系統，仍然「不能」跳脫自然界能量消能機制，亦即無法取得仿萬有引力循環系統之能量，而是一旦汲取其能量極可能對其造成循環系統之破壞。

　　筆者學淺，僅就十二年前在學期間，以個人淺薄之階段性研究成果供讀者參考。

核四廠該建嗎？

　　自日本發生宮城地震以來，核能發電之安全性乃躍上舞台，成為各國爭相討論之課題。臺灣爭議已久之核四廠是否興建，朝野黨、政及民間團體再次議論不休。在不以核四廠已投入興建之費用回收做評議下，純粹就既有之臺灣能源需求和發展而論，筆者認為核四廠應該繼續興建。臺灣核一、核二廠，乃是1970年代完工之核能電廠；然而，世界強國核裂變技術堪稱成熟階段，應是國際間終止核試爆之1990年代中期左右。若是能夠以核四廠取代核一、核二廠，則可使核能發電廠少一座，而且尚能由於採用之核裂變技術提升，而能夠更為經濟地使用鈾原料，倘若有輻射外洩之情形發生時，亦能使對臺灣之衝擊低於當下之局勢。

　　臺灣確實有過量電力能源供給之情形，但是電力供給量得適時調整供應源頭，以適當分配各種電力供應源之百分比。電力供應調配得當與否，尚待智能電網技術成熟後，運用於實際之電力系統有效分配全國電力供應。筆者認為，電力能源之供應比例，需要長期規劃循序漸進式地逐步調整能源供應源，使得電力供應源得以進入多元化模式，而能大幅降低在國家發生緊急事件時，導致既有之核能、火力或水力發電無法繼續供應，而造成需要全國分區供電之情形。舉例而論，日本由於一座核電廠停止運作，即造成必須區域分區限電之情形。若是電力供應源能夠多元化，任何一種供應源短期間終止，都將不會造成全國性之衝擊，方為最佳之電力供應體系。

　　從全球之觀點而論，筆者認為新核電廠非必要下，能夠不興建則應不興建。但是，對於正在興建中之核電廠，應該繼續施工至運轉階段，並進而取代更多舊式核電廠，而且「不再興建」新核電廠，改由其他電力供應源取代核能發電，方為最佳之非核策略。

淺談超級月亮II

　　根據筆者之認知暨觀念，地震之根源既然源自天體運行之引力所致，自然無地殼能量累積和地殼能量釋放之說，亦無所謂之正常能量釋放或非正常能量釋放之說。筆者認為，地震並非經由地殼能量累積，而後透過地殼能量釋放以致於產生地震。換言之，地震乃經由天體運行之引力，致使板塊相互之間產生滑動行為，其引力引致之滑動力量和滑動距離之乘積，即為地震釋放之能量（功）。板塊在產生滑動前後，猶如物理學中對於靜摩擦係數和動摩擦係數之關係，要產生板塊滑動所需之差額引力之力量，必須大於板塊相互間之靜摩擦係數，一旦滑動行為發生成立之後，板塊間之摩擦力即自靜摩擦力轉變為動摩擦力，必然有一定距離之相互滑動，方能使其動摩擦阻力發生作用而後滑動停止，此時即為地震活動終止。

　　地震在非交界處之其他區域，無法對於交界處產生直接性之影響，因為地震發生區域僅止於交界處之環狀地震帶狀區域。換言之，板塊受天體引力之作用，是屬於局部現象，而非板塊全域現象。根據筆者所述，大地震具有可透過天體觀測以達成其預測性，並由於天體運行本身即具有周期性，此即為大地震有周期性循環現象之解釋。在既有之地震能量觀測、地震震央位置及地震震源深度，再搭配天體和地球間運行之相互關係，可以繪製出板塊斷層三維立體圖，即可用以建立地震預測經驗公式，用以模擬在預期天體運行下之地震能量、地震震央及地震深度。筆者認為，地震是能夠透過模擬之方式，計算出大地震發生之地點、深度及能量，用以作為人們能夠提早做避難準備之用途。

　　筆者以上淺見，其能供相關人士作為參考之用。

淺談超級月亮

　　繼中國雲南地震後，日本發生宮城地震，大地震之頻繁及強烈程度，稍有過於往常所認知之情形。筆者幾日前自新聞媒體得知超級月亮之說，並於網路上搜尋得知些許之說法，但都僅停留於猜測階段，尚未有相關之學理說明該說法。筆者持同意立場，以下提供個人淺見作為參考之用。

　　1665年，牛頓在22歲撰寫《牛頓重力定律》。根據牛頓重力定律之引力公式，得推算物體相互間之吸引力，並進而得以推算不同地表高度下之重力加速度。月球是地球衛星，繞地球運轉之時，即由於地球為球體構造並處於持續自轉狀態，不同距離之海洋區塊所受之月球引力不同，以致於產生海洋潮汐現象。依照WGS84定義在北緯45°之標準重力加速度9.80665，乃是涵蓋月球引力作用下之實驗量測數據，以平均常數計算約為9.81173。以平均常數計算月球引力和今年超級月亮之引力，得分別獲得0.000033167和0.000038545，其引力增幅約為16.215047485%。根據月球引力和超級月亮之差額引力值，作用於北緯45°之標準重力加速度，將使重力加速度降低為9.806644622，相較於標準重力加速度之比率為99.999945159%。

　　根據地震板塊學說，對於密度較高之下部海洋板塊而言，由於超級月亮引致之重力加速度略為衰減，以致於將凸顯其和大陸板塊間之交錯上拱行為，是地震板塊活動加劇之主要原因。雖然，超級月亮引致之重力加速度差異比率不高，但是由於地殼質量甚大，得間接產生巨大之上拱錯動力量，將進而加劇板塊活動行為。日本宮城位處環太平洋地震帶，從地圖上估算其地震線約有600km，其地震帶寬約為30km左右，根據下部海洋板塊平均密度3125kg/m^3及其平均厚度10km計算，下部海洋板塊上拱力量約為3兆牛頓（3.025164TN），折合其力量等值於3億公噸力（3.084809E8tf）。北緯45°之標準重力加速度數據，在此推算下僅為參考值，不受引力差異產生結果之影響。此外，上述計算忽略參考點之夾角θ，亦即視參考點之地球引力和月球引力共線，不乘上sinθ以精確求算差額引力值。

　　筆者不認同地震成因源自於地下岩漿活動所致，而是受天體運行所引致之引力不均勻所產生，因為岩漿活動仍根源於天體引力之驅使。筆者扼要以學理論證，其能供相關人士作為參考之用。

　　　　　重力常數：6.67E-11m^3/kg．s^2
　　　　　地球質量：5.9742E24kg
　　　　　月球質量：7.3477E22kg
　　　地球平均半徑：6,372,797km
地球和月球平均距離：384,401km
地球和超級月亮距離：356,577km





　　


　　
　　
參考資料

1. 日本發生8.9超級大地震　「超級月亮」惹的禍 ？（2011.03.11）（http://www.nownews.com/2011/03/11/91-2695614.htm）

聽眾

　　幾年前，某假日偶然路經臺南市立文化中心，路旁望去感到些許新奇感，好奇心驅使下在路旁停車進入觀看。那時，文化中心在舉辦活動，走著走著到了活動預告看板，瀏覽即將舉辦的活動。在某一看板旁，有著一對可能是音樂系的學生情侶，有了以下這麼一段對話：
女：「你看，德國的XXX下週要來耶！」
男：「好想去聽喔！妳下週有空嗎？」
女：「可以啊！…」

　　在聽完他們的對話之後，我那時心想：「XXX是誰啊？」在此之前，音樂從未吸引過我，而我在小學上音樂課時，由於音樂老師說：「你的聲音比較低沉，而且音域很窄，能夠唱的歌比較少。」也因為如此，我始終只想當個聽眾，對於音樂活動也比較沒興趣參與。我仔細的看過XXX的宣傳海報後，知道他是一個要退休的小提琴家，而且在小提琴界是有相當知名度的一位教授。於是，我挪出時間，在隔週假日參加了這場在文化中心舉辦的音樂會。

　　音樂會在隔週假日晚上七點舉辦，我抵達會場時可用人山人海來形容，由於一樓已經全部坐滿，我只能跟著人群到二樓的觀眾席找位子，我搶到一個在中央區域視角不錯的座位。德國小提琴家出場後，經主持人概略的介紹，並在臺南藝術大學的合作團隊配合下，展開了當晚的音樂會。雖然，我非音樂科班出身，但是我聽得出他的技藝精湛，而且其中不乏古典音樂名曲，當晚的音樂會令我印象深刻。自此之後，我開始注意起音樂會活動，也因而得知臺南大學雅音樓音樂廳，都有不定期由學生舉辦的音樂會。幾年下來，出席過的音樂會不下於五十場，雖然都是免費的音樂會，但是其中很多都是表演不錯，甚至於亦有來自於國外的樂團，或是由音樂系教授舉辦的個人音樂會。

　　在成為一位古典音樂聽眾前，應該知道幾點注意事項。首先，古典音樂在樂章和樂章之間的停頓時間，並不能站起來拍手鼓掌，我後來得知原因是「那個短暫的停頓時間要讓演奏者用於準備下一個樂章」。至於可否攝影或拍照，是由舉辦單位決定，但是若是要拍照，不能夠使用閃光燈，否則可能造成演奏者受到驚嚇，而妨礙音樂會的進行。其次，是中場有一個休息時間，最好能準確掌握時間，因為下半場第一首演奏曲往往是耳熟能詳的名曲。至於終場結束，不急著離開現場，因為在聽眾歡擁下，一般會有「安可曲（Encore）」，這是一種「買東西要拿贈品」的心態，而且不是只有臺灣團體的音樂會如此，外國團體的音樂會亦是如此，所以可說是一種慣例。一般來說，演奏者會準備一首安可曲，但是我參加德國小提琴家舉辦的音樂會，他原本也是準備一首安可曲，但是現場的場面太熱烈，所以又重拉當天已表演過的曲目，總共演奏了三首安可曲，是目前為止聽過最多安可曲的一場音樂會。

　　五個月前，那時我在北京念書，參加了129大合唱活動的準備。自小學以來，從沒想過會再有機會唱歌。129具有時代背景，在中國大陸已成為一種凝聚向心力的活動，活動本身的時代背景已鮮少有人提及，而是成為一種建立團隊合作精神的活動。在我專科時期，參加新生大露營亦是有類似的精神。我在試音後，被分派為低音部，除了一開始沒有被通知少參加兩次練習活動，以及十一月底發生對我有直接衝擊的事之外，皆有按時參與大合唱的準備。去年12月5日，在我辦理退學手續的兩天前參加了這場活動，也共享了校內土木六連霸的殊榮。舞台下掌聲響起，是六週努力的成果，我親自參與更明白「成功不是偶然」。心想，音樂系的學生舉辦音樂會，尤其是每年四至六月舉辦的個人畢業音樂會，能夠以熟練的技藝向聽眾展示實力，是花費多少時間的努力。

　　臺南市政府在名勝古蹟，包括赤崁樓、安平古堡…等古蹟，在週末假日皆有樂團駐場演出流行音樂。在炎熱的夏天，臺灣南部人的標準穿著，是汗衫、短褲及藍白拖鞋，就這樣持身分證免費入場聽歌，因為多數聽眾都是附近人家或在地人士。我也是如此，因為南部人不如北部人強調衣著光鮮亮麗，而是視同在自家後院或鄰近廟宇參加活動，最能讓外地人或觀光客感受南部人特有的在地風俗。臺南可說是臺灣歷史和人文的發源地，但是音樂可能是一種比文化更有感染力的傳播力量。

　　舉辦音樂會向聽眾展示實力，我想我應該是沒有這個機會；但是，若是有機會展示實力，我想舉辦音樂會或演唱會規格的國際會議。音樂，已經成為我生活中的一部分，也許，你也可以嘗試將音樂納入你生活，成為一位聽眾。