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研究生:顏文成
研究生(外文):Yen, Wen-Cheng
論文名稱:科氏效應下單一渦漩與二維圓柱之交互作用
論文名稱(外文):The Interaction of a Monopolar Vortex with a 2-D Cylindrical Obstacle on a Beta-plane
指導教授:朱錦洲
指導教授(外文):Chu, Chin-Chou
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:應用力學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:背景渦度Beta效應
外文關鍵詞:background vorticitybeta effect
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  本文的目的是藉由實驗設備在一有背景渦度下產生單一穩定渦漩,經由理論分析得知吾人可以由改變工作水深而給予渦漩運動機制,如此一來吾人便可以藉由水工模擬中緯度地區颱風的動力性質。
  吾人以渦漩產生機構產生單一渦漩,利用曲線方程式近似此渦漩之無因次速度分佈與無因次渦度分佈,使得渦漩結構得以確立。且令此單一渦漩與二維圓柱交互作用,觀察並記錄渦漩中心軌跡。在此實驗中,改變渦漩強度、圓柱特徵長度、等效 效應以及渦漩撞擊圓柱位置等等不同參數,找出影響渦漩行進的關鍵因子。藉由流場顯影吾人可以得到實驗結果並加以分析,進而了解影響主渦漩與次渦漩運動軌跡的主要因素:渦漩強度、圓柱特徵長度、等效 效應、柱渦漩撞擊位置。例如:愈強的渦漩與圓柱的交互時間短,容易脫離圓柱,渦漩以西北偏北的方向發展;圓柱特徵長度愈長,渦漩愈難繞行過圓柱,次渦漩往西北發展;圓柱特徵尺度如果遠比渦漩直徑來的小,則產生之次渦漩會先往南運動再往西北前進。
  其次,本文也討論有無科氏效應下單一渦漩與圓柱交互作用的主要差異,包含:主渦漩的前進方向、主渦漩的衰弱時間以及次渦產生的位置。上述這些比較將會在本文裡詳細討論。
  最後,本文將利用實驗設備產生逆渦漩,觀察其流場型態,可以清楚了解逆渦漩在逆時針的背景渦度下是無法維持如同正渦漩般的單一穩定性,逆渦漩將會很快分裂成兩部分,且次兩部分會做行星互繞運動。
誌謝.....................................I
摘要.....................................III
目錄.....................................IV
圖表目錄..................................VII
符號說明..................................IX
第一章 緒論...............................1
 1.1研究動機............................... 1
 1.2文獻回顧...............................3
 1.3全文概述.............................. 6
第二章 理論分析與實驗規劃....................9
 2.1理論分析...............................9
 2.2實驗規劃...............................16
第三章 實驗設備與實驗步驟...................19
 3.1非慣性運動系統實驗設備.....................19
  3.1.1旋轉平臺.............................19
  3.1.2旋轉水槽.............................19
  3.1.3渦漩產生機構..........................21
  3.1.4二維圓柱模型..........................22
 3.2攝影及週邊設備...........................23
  3.2.1雷射光源.............................23
  3.2.2旋轉八面鏡...........................23
  3.2.3攝影設備.............................23
  3.2.4無線影音傳輸器.........................24
 3.3實驗操作步驟............................24
  3.3.1染料注入法...........................24
  3.3.2雷射光頁顯像法.........................25
第四章 結果與討論..........................26
 4.1渦漩起始條件與特性........................26
  4.1.1單一渦漩的大小.........................27
  4.1.2單一渦漩的強度.........................28
  4.1.3不穩定現象...........................29
  4.1.4單一渦漩的上升氣流......................30
 4.2渦漩的行進路徑...........................31
  4.2.1 f-平面上渦漩行進路徑.....................31
  4.2.2 -平面上渦漩行進路徑....................31
   4.2.2.1擾動速度對渦漩行進路徑的影響............31
 4.3渦漩與模型交互作用........................32
  4.3.1單一渦漩與直徑20cm之圓柱交互作用...........32
  4.3.2單一渦漩與直徑10cm之圓柱交互作用...........33
  4.3.3單一渦漩與直徑3cm之圓柱交互作用............34
  4.3.4單一渦漩與直徑1cm之圓柱交互作用............34
 4.4影響渦漩與模型交互作用的因子.................35
  4.4.1渦漩強弱對交互作用的影響..................35
  4.4.2 效應對交互作用的影響..................36
  4.4.3撞擊位置對交互作用的影響..................37
 4.5雷射切頁高度對交互作用的影響.................38
 4.6與無科氏效應下之單一渦漩相較.................38
 4.7 渦漩能否繞過圓柱.........................40
 4.8 逆渦漩之運動軌跡.........................42
第五章 結論與展望..........................44
 5.1 結論..................................44
 5.2未來展望...............................45
參考文獻..................................46
Adem, J. 1956 A series solution for the barotropic vorticity equation and its application in the study of atmospheric vortices. Tellus, 8(3), 364-372
Boyer, D. L. and Davies, P. A. 1982 Flow past a circular cylinder on a -plane. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 306, 533-556.
Carnevale, G. F., Kloosterziel, R. C. and van Heijst, G. J. F. 1991. Propagation of barotropic vortices over topography in a rotating tank. J. Fluid Mech. 233, 119-139.
Carton, X. J., Flierl, G. R., Polvani, L. M. 1989 The generation of tripoles from unstable axisymmetric vortex structures. Europhys. Lett. 9:339-44.
Christoph, S. and Ronald, B. S. 1993 Shallow-Water Flow past Isolated Topography. Part I: Vorticity Production and Wake Formation. Journal Of The atmospheric Sciences 50, 10.
Doron, N. 1983 . On the migration of isolated eddies with application to Gulf Stream rings. Journal of Marine Research. 41. 399-425.
Firing, E. and Beardsley, R. C. 1976 J. Phys. Oceanogr. 6, 57
Flierl, G. R., Melvin, E. S. and John A. W. J. 1983 The physical significance of Modons: Laboratory experiments and general integral constraints. Dynamics of Atmospheres and Oceans, 7 233-263.
Flierl, G. R. 1988 On the instability of geostrophic vortices. J. Fluid Mech. 197: 349-88
Griffiths, R. W. and Hopfinger, E. J. 1986 Experiments with baroclinic vortex pairs in a rotating fluid. J. Fluid Mech., 173. 501-518.
Griffiths, R. W. and Hopfinger, E. J. 1987 Coalescing of geostrophic vortices. J. Fluid Mech. 178, 73-97.
Grubisic V. and Smith r. b. 1995 The effect of bottom Friction on shallow-water flow past an isolate obstacle J. of the Atmospheres science.1985-2005
Hopfinger, E. J. and van Heijst, G. J. 1993 Vortices in Rotating Fluid. Anna. Rev. Fluid Mech. 25. 241-289.
Johnson, E. R. and Page, M. A. 1993 Flow past a circular cylinder on a -plane. J. fluid Mech., 251. 603-626.
Kloosterziel, R. C. and van Heijst, G. J. F. 1991 An experimental study of unstable barotropic vortices in a rotating fluid. J. Fluid Mech. 223. 1-24.
Kloosterziel, R. C. and van Heijst, G. J. F. 1992 The evolution of stable barotropic in a rotating free-surface fluid. J. Fluid Mech. 239.. 607-629.
Masuda a., Marubayashi K., & Ishibashi M. 1990 A experiment and numerical simulation of an isolate barotropic eddy in a basin with topographic J. Fluid Mech. 213., 641-655
McWilliams, J. C., Flierl, G.R. 1979 On the evolution of isolated, nonlinear vortices. J. Phys. Oceanogr. 9: 1155-82
McWilliam, S. J. C. 1984 The emergence of isolated coherent vortices in turbulent flows. J. Fluid Mech. 146, 21-42.
McWilliams, J. C., Gent, P. R. & Norton, N. J. 1986 The evolution of balanced, low-mode vortices on theβ-plane. J. Phys. Oceanogr. 15, 838-855.
Merkine, L. O. 1980 Flow separation on a beta plane. J. Fluid Mech. 99, 399-409.
Mied. R. p., Lindemann, G.R. 1979 The propagation and evolution of cyclonic Gulf Stream ring. J. phys. Oceanogr. 9: 1183-1206.
Page, M. A. and Johnson, E. R. 1990 Flow past cylindrical obstacles on a beta-plane. J. Fluid Mech.,. 221,. 349-382.
Pao, H. H. and Huang, R. R. 1977 The effects of mountains on a typhoon vortex. Proc. of NSC, 10 Part 1, 251-258.
Piotr, K. S. and Richard, R. 1988 Low Froude Number Flow Past Three-Dimensional Obstacles. Part I: Baroclinically Generated Lee Vortices. Journal Of The atmospheric Sciences. 46 (8).
Richard P. Mied and Gloria J. Lindemann 1979 The Propagation and Evolution of Cylonic Gulf Stream Rings. Journal of physical oceanography. Vol. 91183~1206.
Smith, R. B. and Smith, D. F. 1994 Pseudoinviscid Wake Formation by Mountains in Shallow-Water Flow with a Drifting Vortex. Journal of the atmospheric sciences 52(4)
Sutyrin, G. G., Hesthaven, J. S., Lynov, J. P. and Juul Rasmussen, J. 1994 Dynamical properties of vertical structures on the beta-plane. J. Fluid Mech. 268. 103-131.
Takematsu M.and Kita T. 1998 The behavior of isolate free eddies in a rotating fluid: Laboratory experiment. Fluid Dynamics Eesearch 400-406
Van de Konijnenberg, J. A. and van Heijst, G. J. F. 1996 Spin-up in a rectangular tank with a discontinuous topography. Phys. Fluids 8 (11),
Van Geffen, J. H. G. M., Meleshko, V. V., and van Heijst, G. J. F. 1996 Motion of a two-dimensional monopolar vortex in a bounded rectangular domain. Phy. Fluids 8 (9),
Van Heijst, G. J. F.& Kloosterziel, R. C. 1989 Tripolar vortices in a rotating fluid. Nature, Vol 388 569~
Van Heijst, G. J. F., Kloosterziel, R. C. and Williams, C. W. M. 1991 Laboratory experiments on the tripolar vortex in a rotating fluid. J. Fluid Mech., 225, 301-331.
Velasco Fuentes, O. U. and van Heijst, G. J. F. 1995 Collision of dipolar vortices on a  plane. Phy. Fluids 7 (11),
Velasco Fuentes, O. U. and van Heijst, G. J. F. 1994 Experimental study of dipolar vortices on a topographic -plane. J. Fluid Mech. 259, 79-106.
王時鼎 1980 〝台灣近海颱風運動及強度預報法〞,國科會研究報告,NSC-67M-0202-05(01)。
王時鼎 1989 〝侵台颱風風場特性及各地陣風預報研究〞,國科會防災科技研究報告,77-58號。
王時鼎 1992 〝侵台颱風路徑、強度、結構及風雨整合研究〞,行政院國家科學委員防災科技研究告80-73號,NSC 80-0414-P052-02B。
朱錦洲,王時鼎,郭光輝 1992 〝颱風過山之水工模擬〞,論文彙編:天氣分析與預報研討會,463-474。
朱錦洲,王時鼎,郭光輝 1992 〝侵台颱風風場變化之水工模擬〞,交通部中央氣象局委託研究計畫成果報告,CWB81-2M-16。
廖智鵬 1997 〝具背景渦度下單一渦漩與障礙物之交互作用〞,國立台灣大學應用力學碩士論文。
王力弘 1998 “在科氏效應下地形對單一渦漩的影響” ,國立台灣大學應用力學碩士論文。
許惠貞 1998 “二維單一渦漩流經圓柱之流場實驗與數值分析” ,國立台灣大學應用力學碩士論文。
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