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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李玉隆
研究生(外文):Lee, Ue-Lon
論文名稱:MAC方法配合高度函數應用於寬頂堰之流動模擬
論文名稱(外文):Application of the MAC Method with Height Function on Flow Simulation over a Broad-Crested Weir
指導教授:施清吉施清吉引用關係
指導教授(外文):Shih, Ching-Chi
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:水資源及環境工程學系
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1997
畢業學年度:85
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:高度函數流動模擬
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寬頂堰(Broad-Crested Weir),有時又被稱為矩形剖面堰
(Rectangular-Profile Weir),放置於渠道中,其主要功用為量測水流流
量,優點為其幾何形狀易於建造及放置,可預先鑄造,使其有堅固
的構造及經濟性,缺點為流量係數的變動,及因其流況特性而使上
游堰角產生損壞。研究堰流特性的原因在於,設計及操作堰的需
要,但要獲得各種不同形狀堰,不同流量下之資料實在太多,以致
於建立能用於全部流況的資料實有困難;而在實驗室內,只能針對
簡單幾何形狀的寬頂堰,及一定範圍內雷諾數(Reynolds number)的流
況研究。本研究根據雷諾運動方程式與連續方程式,使用MAC方法
(Marker and Cell),並配合高度函數(Height function),求解二維黏滯
性之不可壓縮流體,以探討與分析流經寬頂堰(Broad-Crested Weir)的
流動,並將研究結果與前人研究結果作一比較分析。寬頂堰之上游
水深H與沿流向長度L問的比值H/L決定堰的種類,計有長堰(Long
weir),寬頂堰,狹頂堰(Narrow-crested weir)與銳角堰(Sharp crested
weir)。若為寬頂堰,在限定之H/L比值範圍內,以數值模擬結果與理
論值以及前人所做的實驗結果做一比較分析,例如流量係數(Discharge
Coefficient),堰頂壓力分佈,速度剖面,剪應力分佈,自由面等等。
數值計算中之參數,如上游權重參數及鬆弛因子,若選擇得當,則
數值模擬與實驗值之比較,有較好之結果。MAC方法採用高度函數
代表顆粒來追蹤自由面的變化,其條件為自由面坡度不能超過晶格
對角線的斜率,換言之,自由面坡度不能太大。適宜引用此方法的
渠流(Channel flow)並不多,例如堰流(Weir flow),自由跌水(Free
overfall),洩水流(Sluice gate flow),寬頂堰流等等。


Based upon the Naiver-Stokes equation and the continuity equation, to use the MAC (Marker and Cell) method, coupled with a height function to investi-gate and analyze the flow over a broad-crested weir. There are four types of weir, i.e., the long weir, broad crested weir, narrow-crested weir, and the sharp-crested weir, and the classification is based upon the ratio of the upstream depth H to the longitudinal width of the weir L. Within this range of ratio of a broad-crested weir flow, results of simulated flows with be compared with both the theoretical redictions and the previous works, such as the discharge coefficient, the pressure distribution, the velocity profile, the shear stress and the free surface etc.. The agreement of comparisons has been found, if appropriate values are chosen for cofficients which are inherent in the numerical scheme, such as the upstream weight coefficient and the relaxation factor. The MAC method use the height function in stead of the spreading particles to trace the location of the free surface, and the requirement of this technique is that the slope of the spreading particles to trace the location of the free surface, and the requirement of this technique is that the slope of the free surface must be less than that of the disgonal of the cell. Channel flows which are suitable to analyze by making use of this technique are the weir flow, the flow of free overfall, the sluice gate flow etc..

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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