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研究生:許慈仁
研究生(外文):Hsu Tzu-Jen
論文名稱:波浪場與潛沒射流交互作用之數值模擬
論文名稱(外文):Numerical Studies on the Interactions of Surface Waves and a Submerged Plane Jet
指導教授:黃清哲黃清哲引用關係周榮華周榮華引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:工程科學系
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
中文關鍵詞:有限解析法潛沒射流腎型渦流結構射流速度分佈之往復擺動現象
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本文應用有限解析法求解二維非穩態的Navier-Stokes方程式及完整的自由液面邊界條件,模擬波浪與潛沒平面射流之交互作用,計算由射流出口至自由液面間流體速度及壓力隨時間的變化。本文假設射流流體和環境流體為同質且均勻。主要是探討微小振幅波及有限振幅波與射流交互作用後射流場之特性及波浪之變形及整體流場特性。在射流方面,可明顯觀察到其斷面的腎形渦流結構,及可看出射流因受波浪影響,在週期內速度向量剖面會有左右往復擺動的現象,以及速度剖面有雙峰結構出現。當波浪受到射流擾動後,正對射流出口處上方的自由液面有水體堆積、水位抬升的現象,使原先在該處由造波板造出的波浪和射流衍生波浪重疊而導至波浪變形。然後水體繼續堆積使得該處的波峰有分裂的傾向。之後,該處波峰分裂成一左一右向兩側前進的雙峰。當水體繼續堆積,會再繼續分裂出向兩側前進的雙峰。
A numerical scheme was developed to solve the unsteady, two-dimensional Navier-Stokes equations and the exact free surface boundary conditions for simulating the interactions of surface waves and a submerged plane jet. The incident waves were generated by a numerical wavemaker set up in the computational domain. The main characteristics of the flow field were discussed by specifying the instantaneous velocity fields. The time history of the water elevation was shown for discussing the wave transformation. The velocity profile of the jet at different height has also been shown for observing the trajectory of jet flow. The numerical results showed that a non-symmetric vortex-pair exists at the left- and right hand sides of the jet. These vortices become flatter with respect to time. Due to the effect of the incident waves, the jet flow oscillates back and forth. This phenomenon becomes more apparent as the Ursell number of the wave increases. The cross-sectional velocity profiles of jet flow under intermediate water wave show two-peak patterns.
第一章 緒論
1-1 研究動機
1-2 文獻回顧
1-3 本文結構
第二章 理論分析
2-1 控制方程式
2-2 無因次化處理
2-3 邊界條件和初始條件
第三章 數值方法
3-1 計算網格之配置
3-2 控制方程式之離散化
3-3 離散控制方程式的解
3-4 邊界及計算網格的處理
3-4-1自由液面上速度及壓力之計算
3-4-2自由液面位置及計算網格的處理
3-4-3底部邊界的計算
3-5 計算流程
第四章 數值計算結果與討論
4-1數值模式之驗證
4-2計算結果與討論
4-2-1 週期內射流場速度向量於不同高度之變化
4-2-2 波流交互作用流場之變化
第五章 結論與建議
5-1結論
5-2建議
參考文獻
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