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研究生:徐國書
研究生(外文):XU, GUO-SHU
論文名稱:非定流場之數量化顯影技術
指導教授:翁宗賢
指導教授(外文):WING, ZONG-XIAN
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:1992
畢業學年度:80
語文別:中文
論文頁數:131
中文關鍵詞:渦漩器二維流場數值計算
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本文改良新近發展出來的內含時間碼的流場顯影技術,使之更適用於非定流場的全
域量測,便於掌握流場結構的動態變化。內含時間碼的流場顯影技術,係利用數位
影像系統的灰度值來同時儲存流體中質點的軌跡影像與時間訊息,以獲得彩色連續
的質點軌跡;數量化這些含時間碼的軌跡,即能得到速度向量。
改良式的色彩化流場顯影技術,則在即時影像處理流程中,將影像暫存區的8位元
畫面分割成8個單一位元畫面,在流場取像時,每一個時間區段的質點軌跡影像,
經由影像處理卡二值化及疊加後,單獨地存放在每個位元面上,因此不同時段的軌
跡影像均不互相干擾或遮蓋,忠實而完整地儲存每個時段的軌跡影像。
由於質點在每個時段的軌跡均單獨存放在一個位元面上,因此利用一位元遮罩,可
將每個位元面的影像依取像的順序逐面顯現,顯現的時間可隨意調整,亦即非定流
場的結構動態能以慢動作的方式重播,可以更清楚地瞭解流場的變化。此外,利用
類似的遮罩,可將連續的三個位元面以不同的色彩顯示出來,濾除了其他時段的影
像,因而簡化了速度向量萃取的影像處理。
本文應用這套數位影像系統來探討兩種流場。首先是一加熱矩塊置於密閉矩形空間
中,在兩種等角速度旋轉下,從0°轉至15°,以及從0°轉至90°時之自然熱對流
型態的改變。在Rayleigh較為5×10與1×10的情況下,由定性及定量的流場顯
影結果顯示:當矩型空間位置保持水平時,對稱的Benard對流胞沿空間的長軸向分
佈;當熱對流裝置從 0°轉至15°的過程中,Benard對流胞尚無大變化,直到裝置
固定於15°後,在下方的對流胞逐漸成長,擠壓上方的對流胞,並且沿長軸的方向
合併成一長條狀的大對流胞,主控著流場;在傾斜角上方的對流胞則退縮,形成一
對對的對流胞,其旋轉的方向與主控流場的方向垂直。當流場在傾斜位置達到穩定
後,再將裝置轉回水平位置,矩型空間內的流場變化,大致上是正轉過程的逆向變
化。當熱對流裝置從 0°轉至90°的過程中,Benard對流胞則慢慢合併,轉到90°
時,已變成一長條狀的大對流胞。
第二個探討的問題為一渦漩掃過一橢球柱的流場,顯影結果顯示:當渦漩由橢球柱
的中間段接近後,渦漩從橢球柱的上下表面快速延伸並滑過,然後由橢球柱的前端
滑出,合併後再離去,渦漩的後面並引起速度較慢的尾流。

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