風工程是近數十年來整合流體力學、土木工程、環境工程等學科而成的一門應用性學科，針對大氣邊界層形成的「風」所造成的種種問題提出解決方案。例如，結構物受風作用下之風力、振動加速度評估，建築物對周圍行人風場之影響，懸吊式橋梁之氣動力穩定性檢核，複雜地形之氣懸性污染物擴散分析、防風設施效能評估，風能之開發應用，隧道通風評估等等。這些工程課題的共通點是牽涉了大氣紊流與結構間複雜之氣動力效應，目前學術界對於大部分之問題，並沒有完整的理論模式可供解析。因此，在解決工程實務之相關問題，風洞試驗即成為現階段合理而有效之方法。
目前風洞實驗在國內風工程之應用，主要集中在建築及橋樑兩方面。建築方面，其一是國內現行風力規範「建築物耐風設計規範及解說」所述之設計風力、風壓及最高居室樓層振動加速度；其二是環境影響評估「開發行為環境影響評估作業準則」有關結構體對風場之負面影響；橋樑方面則以大跨度之斜張橋、吊橋之氣動力穩定性評估為主。圖一及圖二為建築風洞試驗之案例，圖三及圖四為橋梁風洞試驗之案例。以下分述這些風工程問題在實務上之狀況。
一、建築風工程
隨著都市化的發展，高層建築快速地矗立在國內各地，風對建築物以及周圍環境之影響也就愈趨顯著。這裡涵蓋了結構設計與環境影響兩方面之課題:
a.結構設計方面
根據國內現行風力規範「建築物耐風設計規範及解說」所述，包括建築物抗風系統設計風力、最高居室樓層振動加速度及表面披覆物設計風壓。由於氣動力問題的複雜性，雖然該規範中已提供了相關計算公式與圖表，但也未能涵蓋所有可能之建築條件。因此在規範5.1節提到:
「建築物之耐風設計，依本規範無法提供所需之主要抗風系統設計風力或是外部被覆物之設計風壓風力資料時，得以風洞試驗作為耐風設計之依據。一般而言，建築物之高度超過一百公尺，或風力總橫力大於地震總橫力時，建議進行風洞試驗。凡施行風洞試驗之建築物，其設計風力、設計風壓與舒適性評估得以風洞試驗結果為準。」
圖1. 高層建築設計風力、風壓之風洞試驗案例
該條文中雖未強制規定風洞實驗之執行，然而實務上對於需進行結構外審的建築物，審查委員大多會要求超過一百公尺之高層建築，須以風洞試驗分析之結果做為風力檢核之依據。隨著這些高層建築的增加，工程師可以查覺影響結構桿件設計的控制外力，逐漸由地震力轉變為風力，而這個狀況會與各地之設計風速分區及地震力震區之不同而異。在經驗上，建築物高度超過一百三十公尺以上就逐漸出現部分桿件之控制力由地震力轉變為風力。另外，居室樓層振動加速度對高層建築的舒適度影響，也是風洞試驗相當重要分析方向。目前風力規範對於加速度之計算，因為諸多之限制而有較為保守之評估結果，甚至常導致難以符合法規要求之上限。這方面在利用風洞試驗進行物理模擬之後，可得到接近實際之加速度評估值。對於超出法規限制之建築物，一般以增加結構阻尼為最有效之解決方案。而用於建築物帷幕牆、門窗玻璃設計之表面披覆物風壓，受到建築物幾何造型之影響更大於整體設計風力。例如常見之裙樓設計，就會因為下洗之氣流衝擊而有明顯大於規範提供之風壓出現。常見之風力風壓之風洞試驗(圖一)，需八至十周可完成。
b.環境影響方面
圖2. 行人風場風洞試驗地表風速計配置案例
高層建築物之興建，其龐大之量體必然會對當地之風環境造成衝擊。「開發行為環境影響評估作業準則」第二十二條即提到: 「開發行為中除煙囪外有七十公尺以上之高層結構體者，其可能產生之風場、日照、電波以及空氣污染物擴散之干擾等負面影響，應予預測及評估，並提出因應對策；必要時應進行相關之模擬分析或試驗。」另外，部分地方政府於都市設計審議中，也會有類似之行人環境風場舒適度評估要求。例如台北市之都審會議，基本上會對於六、七十公尺以上之高層建築，要求開發業者提出風環境之影響評估。一般而言，這些問題的評估主要為數值模擬及風洞物理模擬兩大類。由於前述風工程問題主要發生在建築物密集的都市地區，鄰房的效應、風速擾動顯著的高紊流特性以及目標建築物的複雜幾何外型，目前數值模擬的準確度僅適合用於初步規劃階段，而需以物理風洞模擬來獲取實際設計所需數據。環境風場之舒適性評估，除了以風洞試驗獲得地表風速之外，評估之準則也考慮了當地不同風速風向之發生機率。例如台北地區之主要風向發生在東北東及東風，新建大樓只要能夠有效降低這兩個風向帶來之高風速，即能有效改善風場之舒適性。常見之環境風場風洞試驗(圖二)，大約需要三至四周可完成。
以國內一棟樓高超過一百公尺(約三十層樓以上)的高層建築為例，其規劃設計階段大致上有二至三個正式審查會議需要風洞實驗提供數據，依時間順序分別為環評(部分地方政府包括都審)以及結構外審。在前期的都審、環評階段，審查委員對於開發計畫會做整體之檢討，因此建築物的幾何造型、空間規劃等皆有變動之可能性。對於開發案修改較大之案例，其環境風場之評估甚至需要重新進行，以充分反應最終定案之開發形式的風場舒適度等級。同時，因為建築物之風力、風壓也會隨著幾何造形而改變，因此結構外審所需之設計風力、風壓試驗，未免重複製作模型及實驗，一般會等待都審及環評確定幾何外型後，再開始執行。
二、橋梁風工程
圖3. 斷面試驗案例
有關大跨徑橋梁受風影響之氣動力穩定性評估，自美國Tacoma Narrows Bridge 於1940年因顫振(flutter)現象而倒塌後，已成為橋梁設計者的重要考量。此種結構振動與流場互制之氣動力不穩定現象，由於其複雜之形成機制，目前仍缺乏有效之數值或理論預測模式可供採用，風洞物理模擬仍為有效而可行之評估技術。
圖4. 全橋試驗案例
橋梁風洞試驗大體上分為斷面試驗與全橋試驗兩種，前者選取橋梁主跨上之代表性橋樑斷面做為實驗標的，以二維流場進行風洞試驗(圖三)；後者則完全模擬整座原型橋梁，包括主副跨之橋面版、橋塔、橋拱、纜索及橋墩等，以進行風洞試驗(圖四)。斷面試驗因為僅模擬橋面版，縮尺模擬之要求少、模型製作之複雜度低，所需工作時間及經費相對於全橋試驗有著明顯之差距。對簡單造型之橋梁而言，約二個月可完成斷面試驗。全橋試驗則如上所述，須完全模擬整座原型橋梁，物理縮尺模擬相似律的多項要求、全橋模型製作上的複雜性，導致所需工作時間及經費大幅增加。對簡單造型之橋梁而言，大約需要四~六個月方可完成全橋試驗。
圖5. 台北市彩虹橋
資料來源:http://blog.xuite.net/ringchang/blog/已獲作者同意刊登
依經驗來看，主跨在一百公尺左右之橋梁，就有評估氣動力不穩定現象之需求。因為斷面試驗僅選取主跨之代表性斷面進行試驗，適合於氣動力不穩定效應較為輕微、橋梁型式較為單純的橋梁，例如橋面版為直線設計的斜張橋。對於非直線之特殊造型橋面版，例如近來常見之曲線景觀人行橋(圖五)，因為橋面版在水平面上的對稱或非對稱線型設計，其垂直振動通常會伴隨出現扭轉振動。這類型複雜的結構行為就不容易單純的以斷面試驗準確預測，而需以全橋實驗進行評估，方能了解可能出現之橋梁振動情形。
風工程在國內學術界或工程界已愈來愈受到重視，過去以簡易之公式、模式做為風工程問題之解答的狀況早已遠去。風洞物理模擬試驗發展至今，有其應用成熟之處，也有其力所未殆的領域。相信將來隨著更多人力物力的投入，風洞試驗乃至整個風工程在台灣之應用與發展，不僅侷限在建築與橋梁，而更能有效解決其他領域的問題。