# 臺灣博碩士論文加值系統

(44.210.83.132) 您好！臺灣時間：2024/05/29 14:03

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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(Longweir)，寬頂堰，狹頂堰(Narrow-crested weir)與銳角堰(Sharp crestedweir)。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(DischargeCoefficient)，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(Freeoverfall)，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..
 國圖紙本論文
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 1 自由液面流動之數值模擬

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