對於氣動力的改善或提升方面,一直是氣動力學家與工程師努力的目標。本人之指導 教授,邱輝煌博士,針對目前氣動力獲取的途徑:由引擎產生動力獲得速度,速度的 獲得間接獲得氣動力,欲提出一個新的建議:企圖以直接加速邊界層內缺乏動量的流 體(流體動量的缺乏而產生分離,常是導致氣動力受限的主要原因)的方式,進行氣 動力的改善,甚至控制。邱教授並將此概念下的力場系統稱之為〞小推力系統〞( Mini-Proplusion System) 。 論文中的研究即以一個經過簡化和理想化的模型,初步實現這樣的力場概念,運用計 算模擬的方式,得到其控制效果。 為瞭解其數學基本特性,我們的研究以具有解析結果的楔形流場為開始,在假設相似 力場下,得到這項研究的解析基礎。之後,再進行實際流場的模擬,選擇基本上具有 迴流區的鈍體流場,在流場中加入假設的力場分布,並以三種不同位置加入,使我們 更瞭解其基本影響流場的特性;計算所得之抑制迴流效果,並分析其對表面摩擦與壓 力分布的影響,以得到其對整體阻力的作用。 根據我們計算所得到的結果,將加速場的作用理想化之下,這項新概念確實具有優異 的表現。由楔形流場的解析結果,我們可以大約預期對流場影響較具正面的函數型式 ,再經全Navier-Stokes 方程式的模擬來証實。 首先是迴流區的縮減,我們得到:所有的力場假設函數與不同加入位置的配合均可有 效抑制迴流區長度,而在與之有密切關係的分離點位置上,力場的加入亦能使其有大 幅的延後。值得注意的是,加入力場除對邊界附近之流體動量有增加的作用之外,同 時具有使表面壓力梯度升高的影響,而當函數的型式恰於加入的適當位置,而使上述 一正面一負面的影響相當,其對表面阻力的降低恰有一最佳效果。
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