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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:游新福
研究生(外文):You, Xin-Fu
論文名稱:渠道總阻力與單元阻力水理特性之研究
論文名稱(外文):Study on hydraulic characteristics of total resistance and its elements resistance influme channel
指導教授:黃宏斌黃宏斌引用關係
指導教授(外文):Huang, Hong-Bin
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:農業工程研究所
學門:工程學門
學類:其他工程學類
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:88
中文關鍵詞:總阻力單元阻力農業工程農業工程
外文關鍵詞:AGRICULTUREENGINEERINGAGRICULTURE-ENGINEERING
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由於流體阻力之因素頗為複雜,除了水力條件外,其周界環境之各種條件亦會影響
之,這些因素之相互作用,使得阻力值之計算便顯得格外困難。因此,不是仰賴大
量試驗以決定之,便是假設其單元阻力與綜合阻力間呈線性關係,而以相加方式處
理之。前者所花費之時間、人力及財力均非常龐大,大多數於特定計畫中採用,而
一般數值模擬或規劃案中,則以後者居多。為此,本研究針對表面阻力與形狀阻力
所組成之總阻力,從理論與相關水槽試驗結果予以分析,探討單一阻力單元及其組
合之總阻力之力學特性,及其與水流條件及空間分佈之關係。然後進行水槽試驗,
分別探討此二類型阻力在特定床面條件、排列密度等狀況下,其單一及總阻力係數
與水流條件之關係,最後並檢討單元阻力與綜合阻力在不同空間及水流條件下,線
性相加之合理性。
水槽試驗於台大水工試驗所多功能水槽進行,該水槽長36公尺,寬1公尺,深1.2公
尺。試驗主要分四組床面進行,分別為一、表面齊平之水泥底床;二、齊平水泥底
床上插上同高之不銹鋼管(高度hp=15.5cm,管徑d=0.9cm,密度D=3.33、5.00、
6.67、10.0及20.0 pipes/㎡ 第5種,採平行排列);三、齊平水泥底床加上水泥
板條(規格:100cm(W)×8cm(L)×2.3cm(D),排列間距為20cm);與四、上述三種
床面之組合。試驗條件為雷諾數NR=2×10~8×10;福祿數NF=0.18~0.52
;水深y=10.0~35.0cm;流量Q=0.0324~0.1673cms共7種;坡度S=0.0009
~0.003 共6種,各組床面皆採均勻流試驗。
經分析424組有效數據後,其主要結果如下:
一、水泥底床與水泥板條之情況時,其阻力係數f值隨相對潛度y/ks增加而減
小(y/ks:等值粗糙高度);
二、不同水深下之不銹鋼管阻力係數fp 值均隨密度增大而增大,且當密度小時(
D<6.67 pipes/m),水深之影響不大,但隨密度增加,其影響漸為明顯。而
以本研究而言,相對潛度y/hp小於1.4 時,fp 值對密度之增加率呈現愈
來愈大之趨勢;y/hp等於1.4 時,其增加率為一固定值;而當y/hp大
於1.4 時,則有增加率愈來愈小之現象;
三、不銹鋼管阻力係數fp 對雷諾數NR 之曲線,於NR=4.2×10時fp 值呈現
突降現象,與潛體阻力係數CD 與臨界雷諾數NCR之趨勢相同;
四、總阻力係數f值對水深之曲線,因排列密度之不同分成密度D≦6.67 pipes/
㎡及D≧10.0 pipes/㎡ 兩族群,前者之f值較後者為低;
五、總阻力與單元阻力相加之比較方面,當水深小於不銹鋼管時,各種排列密度情
況下之誤差均小於 6﹪,且以D≦6.67 pipes/㎡者較D≧10.0 pipes/㎡者為
小;但以相對誤差而言,普遍為低估現象,即計算值小於觀測值,並且隨密度
增大而低估程度更明顯。當水深大於不銹鋼管高度時,除了密度 D≧10.0
pipes/㎡外,其餘之計算值較觀測值為大;且在水深20至24cm間之相對誤差較
小。尤其是高水深者,除了密度D=3.33及10.0 pipes/㎡ 二者外,誤差值均
達到最大;
六、阻力相加性必須在表面阻力與各形狀阻力間保持一定程度之獨立情況下,才能
獲得令人滿意之結果。因此,唯有在一定範圍內阻力相加才合理,超過這個範
圍就不宜繼續採用這種處理方法。
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