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研究生:鐘永強
研究生(外文):ZHONG,YONG-QIANG
論文名稱:碎波帶內氣泡分佈與能量消散之實驗探討
指導教授:黃煌輝黃煌輝引用關係
指導教授(外文):HUANG,HUANG-HUI
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程研究所
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1990
畢業學年度:78
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:破碎帶氣泡分佈能量消散實驗探討波浪空氣兩相流
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波浪於碎波後,由於水體中混人空氣。此液、氧交互作用形成之兩相流(two phase
flow)。 產生一復雜、多變且不穩定之流場。為了解碎波後氣泡混入濃底之變化,本
文乃藉氦氖雷射(He-Ne Laser) 通過碎波帶內信號欠落之現象作為決定氣泡通過之判
斷標準。然由於氣泡通過橫斷面時,信號之欠落現象會產生累積之效累,因此如何決
定量測寬度,實為本研究最重要之課題,經實驗比較結果,量測之斷面寬度乃以2∼4
公分最具代表性。另外再應用高精密度雷射杜普勒測速儀,對於碎波帶之內部流場進
行量測,而以逆FFT 法分析其周期平均均方根紊流強度及雷諾應力之空間分布特性。
同時建議往後學者欲在不同水槽下進行類似之研究,亦希望按本實驗方法進行檢測。
根據本文實測分析結果發現,氯泡濃度在水深方向從波峰往底床以雙曲線函數遞減。
在縱向氣泡混入濃度之分布。取各斷面氣泡鑽深內平均濃度,則由撞擊點開始隨X 方
向距離增加呈指數遞減,而郭(1972)導出者則為線性遞減變化,此情形不論捲浪或崩
波均相同。而當捲浪碎波時,在無因次水深h/h 於0.7∼0.8之間:此時X/L 約為 0.6
∼0.7,其最大鑽深比ha/h 約在0.75∼0.9 之間;: 而崩浪碎波在無因次水深h/hb約
於0.6 左右。此時X/L 為1.3∼1.5。其最大鑽深比Ha/h約為0.5∼0.6。
在碎波帶內,其位能、動能及總能均呈以X 方向距離遞減,然動能卻在撞擊點後至氣
泡最大鑽深之間有稍為增加之趨勢,亦即在撞擊後一段距離其速度將達最大。經由逆
FFT 後所得的速度擾動及雷謹應力之空間分布,得最大速度擾動及雷諾應力均發生在
最大氣泡鑽深之斷面附近,此在捲浪及崩浪均相同,但其強度以強捲浪最大,弱捲浪
次之,崩浪為最小。在撞擊點後水體損失之能量,幾乎全部轉換為將空氣捲人所需之
能量,以後由於氣泡藉自身浮昇力向上運動,此時即不需要供給能量,所以之後的水
體總能加上氣泡能量急遽下降,其下降趨勢以強捲浪最強烈,卷捲波次之,崩波則最
緩和。

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