# 臺灣博碩士論文加值系統

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 摘 要 本文主要的研究目的是在建置一個實驗測試模組，以供探討、分析氣渦輪引擎或航空發動機壓縮器操作性能之特徵。文中首先以基本的熱氣動力原理及氣流的質量、能量守恒原則推導出可用來描述壓縮器操作性能特徵的數學模式。然後針對此數學模式中所含的轉速、氣流量、溫度、壓縮比及絕熱效率等需要量測的參數，設計規劃及建置實驗測試模組，以利此等待測參數的量取。測試模組的本體為一平直的透明圓管與一個可變頻率的馬達（2 hp），在實驗量測時用馬達來驅動壓縮器，以取代實際引擎中之渦輪對壓縮器的作功。測試模組之測試段主要是一個小尺寸的單級軸流式壓縮器轉子與靜子葉片模型，在測試段的上下游則分別設置有溫度、壓力與流量等各類量測系統。為了簡化及系統化實驗量測之進行，本研究使用LabVIEW軟體自行開發以個人電腦為主的視窗化執行程式，以監控實驗之自動量測與數據擷取及後續數據處理等工作，接著進行各項量測與校驗及不準度分析，以說明測試模組的可用性。文中最後敘述了利用本測試模組產生壓縮器性能特徵圖（Compressor Map）的構想及初步實驗量測所得關於壓縮器操作性能特徵之結果，同時也提出可利用本實驗測試模組賡續進行的相關研究項目。
 ABSTRACT The main purpose of this thesis is to set up an experiment module for studying compressor operating characteristics. First, the mathematical model characterizing the compressor performance has been obtained according to the basic principle of thermodynamics and fundamental mass and energy conservation laws. Based on this mathematical model, the experiment module has been schemed and established for the measurement of rotor rotational speed, gas mass flow rate, compressor pressure ratio, temperature, and compressor efficiency etc. appearing in the model. The test section of the experiment module is a long straight circular pipe with a small model of single stage axial compressor rotor and stator blades built in it. This compressor is driven by a 2 hp motor. The instrumentation systems (sensors and devices) are located at the up-stream and down-stream of the test section. A PC-based program for automatic measurements and data acquisition and reduction has also been developed from this study by employing the commercial software, LabVIEW. Measurement verification and uncertainty estimation are also conducted to show that the experiment module is to be practical in use. Finally, some first-stage results of the compressor performance are presented and the possible further studies using this experiment module are suggested as well.
 目 錄 誌謝 ii 摘要 iii ABSTRACT iv 目錄 v 表錄 viii 圖錄 ix 符號說明 xii 1. 前言 1 1.1研究動機 1 1.2文獻回顧 2 1.3工作規劃 5 1.4論文架構 6 2. 理論基礎 8 2.1壓縮器操作原理 8 2.2壓縮器性能特徵 10 2.3特徵分析理論模型 12 3. 實驗設置 16 3.1設計構想及規格律定 16 3.2主要裝置介紹 19 3.2.1機台與本體系統 20 3.2.2實驗測試段 24 3.3量具與數據擷取系統 25 3.3.1轉速、扭力量測系統 25 3.3.2溫度量測系統 27 3.3.3壓力量測系統 28 3.3.4流量量測系統 30 3.3.5數據擷取系統 31 3.4測試調校與實驗程序 32 3.4.1初步測試與調校 33 3.4.2實驗步驟 35 4. 實驗監控軟體開發 37 4.1扭力量測 37 4.2溫度量測 41 4.3全壓量測 44 4.4差壓量測 47 4.5流量量測 49 4.6轉速控制 52 4.7系統整合程式開發設計 55 5. 量測與校驗 57 5.1流場品質檢驗 57 5.2進氣流量之測校 60 5.3氣流壓力之測校 61 5.4壓縮扭力之測校 64 5.5氣流溫度之測校 69 5.6量測不準確度分析 70 6. 結果與討論 71 6.1壓縮效率之計算與評估 71 6.2壓縮比、效率與微小流量之關係 73 6.3量測數據之迴歸分析與多項式整順結果 75 7. 結論 83 7.1試驗模組之建置 83 7.2量測技術之開發 84 7.3實驗量測監控與數據擷取及處理 84 7.4壓縮器操作特徵之初步結果 84 7.5後續研究之展望 85 參考文獻 86 附錄A 扭力量測執行程式 90 附錄B 溫度量測執行程式 93 附錄C 全壓量測執行程式 94 附錄D 差壓量測執行程式 97 附錄E 流量量測執行程式 98 附錄F 轉速控制執行程式 100 附錄G 整合監控執行程式 102 自傳 103
 參 考 文 獻[1] 張希誠譯，RS-232界面研究，第三波文化事業股份有限公司，1987。[2] 白中和編譯，RS-232介面技術應用，全華科技圖書公司，1986。[3] 夏筱明、茹承斌，“單軸渦噴發動機設計點熱動力循環建構之研究” ， 第七屆國防科技研討會，桃園大溪中正理工學院，1998。[4] 賴正權、夏筱明、潘彥良、陳光宏，”燃氣渦輪引擎壓縮器特徵分析與實驗模組建置之研究”，2001 中華民國「燃燒學會／民航學會／航太學會」學術聯合會議論文集，元智大學，桃園中壢，第61-68頁，2001。[5] 陳光宏、賴正權、夏筱明，”燃氣渦輪引擎壓縮器特徵分析實驗測試設備之建置”，2002 中華民國「民航學會／航太學會／燃燒學會」學術聯合會議論文集，高雄餐旅學院，高雄市，第389-396頁，2002。[6] CNS（中國國家標準）總號7779（送風機檢驗方法）。[7] 東元變頻馬達（EVEFYH）使用說明書。[8] 富士變頻器（5000G11S）使用說明書。[9] LEADER 6520使用說明書。[10] TES 1307數位溫度錶使用說明書。[11] PASCO CI-6532A 壓力感測器說明書。[12] TES 2730 記錄式數位電錶使用說明書。[13] KAZ 8205 差壓計使用說明說明書。[14] LUTRON AM-4202 數位熱線式風速計使用說明說明書。[15] Hesse, W. J. and Mumford, N. V. S. Jr., “Jet Propulsion for Aerospace Application,” 2nd. Edition, 1964。[16] Hünecke, Klause, “Jet Engines,” Motorbooks International Publisher Wholesalers, 4th edition, 1997。[17] Cumpsty, N., “Jet Propulsion,” Cambridge University Press, 1997.[18] Bathie, W. W., “Fundamentals of gas turbines,” 2nd edition, John Wiley & Sons Inc., 1996.[19] Cohen, H., Rogers, G. F. C. and Saravanamuttoo, H. I. H., “Gas Turbine Theory,” Longmam Group Limited, 1997.[20] Langhaar, H.L., “Steady Flow in the Transition Length of a Straight Tube,” J. Appl. Mech., vol 9,1942.[21] Boylestad,R., “Introductory Circuit Analysis,”9th edition, Prentice-Hall ,Inc., 2000.[22] Saravanamutto, H. I. H. and Maclsaac, B. D., ”Thermodynamic Models for Pipeline Gas Turbine Diagnostics,” Journal of Engineering for Power, Vol. 105, 1983.[23] Zhu, Ping, “Simulation of an Advanced Twin-spool Industrial Gas Turbine,” Journal of Engineering for Gas Turbine and Power, ASME,Vol. 114, 1992.[24] Robbins,W.H.,and Dugan,J.F., “Prediction of Off-Design Performance of Multistage Compressor”,NASA SP-36,Chapter x,pp297-310,1965.[25] Kurzke, J., “How to Get Compressor Map for Aircraft Gas Turbine Performance Calculations,” ASME paper, 96-GT-48, 1997.[26] Wittenberg, H., “Prediction of Off-Design Performance of Turbojet and Turbofan Engine Based on Gasdynamic Relationships,” Deflt University of Techno, The Netherlands, 1976.[27] Peng, Z. Y., and Jeng, D.R., “A Comment on Approaches for Compressor Performance Map Improvement,” the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. AIAA, 1995.[28] Schulze, G., Blaha, C., Hennecke, D. K., and Henne, J.M.,“ The Performance of a New Axial Single Stage Transonic Compressort,” the American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc. AIAA, 1995.[29] Sieros, G., Stamatis, A., and Mathioudakis,K.,“Jet Engine Component Maps for Performance Modeling and Diagnosis,” the AmericanInstitute of Aeronautics and Astronautics, Inc. AIAA, 1997.[30] Kobor, A., “Multistage Axial Compressor Map Generation,”Department of Heat Engines Technical University of Budapest,1987.[31] Johnson, M., “One-Dimensional, Stage-By-Stage, Axial Compressor Performance Model,” Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, Orlando,FL, June 3-6,1991.[32] Attia M., and Taher Schobeiri M., “a New Method for the Prediction of Compressor Performance Maps Using One-Dimensional Row-By-Row Analysis,” Gas Turbine and Aeroengine Congress and Exposition, Houston,Texas, June 5-8,1995.[33] ISO3966。[34] BS1042 part2.1。
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 1 巡航用小型氣渦輪引擎之系統規劃與壓縮器流場之性能解析模擬研究 2 戰機推進系統元件特徵之模式化與整合性能模擬之研究

 1 1.丁樹範，「波斯灣戰爭對中共解放軍的影響」，中國大陸研究（臺北）第34卷，第2期，1991年12月。 2 3.于有慧，「近期兩岸關係中的美國因素」，中國大陸研究（臺北），第44卷，第8期，2001年8月。 3 4.于有慧，「國際因素對當前中共外交政策的影響」，中國大陸研究（臺北），1998年6月。 4 14.石之瑜，「『復興基地』論述的再詮釋：一項國家認同參考指標的流失」，遠景基金會季刊（臺北），第4卷，第5期，2003年10月。 5 17.江丙坤，「從臺灣經驗看當前經濟問題與對策」，立法院院聞（臺北），第355期，2002年11月。 6 19.宋學文，「二十一世紀美中臺三角關係的持續與轉變：美國對臺安全策略之形成、鬆動與轉變」，戰略與國際研究（臺北），第3卷，第3期，2001年3月。 7 20.宋鎮照，「解析臺灣與大陸政經關係發展：臺灣經濟走向邊緣化？」，共黨問題研究（臺北），第28卷，第5期，2002年10月。 8 22.沈赫周，「中共對西藏獨立態度之研究」，中國大陸研究（臺北），第46卷，第6期，2003年11、12月。 9 23.林昱君，「兩岸經貿互動比高下―中共改革開放下的對臺經貿政策」，貿易週刊（臺北），1522期，1993年2月24日。 10 24.邵宗海，「從兩岸關係的變遷探討兩岸關係的定位（上）」，遠景基金會季刊（臺北），第4卷，第4期，2003年10月。 11 26.邱正仁、林坤霖、黃子評，「大陸臺商在兩岸間關係企業交易之探討」，中國大陸研究（臺北），第46卷，第1期，2003年1、2月。 12 30.徐斯儉，「中國大陸政治改革的爭議：一個文獻的回顧」，中國大陸研究（臺北），第47卷，第1期，2004年1、2、3月。 13 34.高孔廉，「臺灣經濟需要宏觀的兩岸經貿政策」，展望與探索（臺北），第1卷，第3期，2003年5月。 14 37.張雅君，「『十六大』後的中共外交：相互依賴身化下的利益、挑戰與政策取向」，中國大陸研究（臺北），第46卷，第2期，2003年3、4月。 15 39.張耀秋，「從南向政策談我國與印尼關係」，問題與研究（臺北），第33卷，第6期，1994年2月。

 1 氣渦輪引擎壓縮器操作特徵與失速界限之理論研究 2 戰場風險管理之研究--從專案風險管理觀點解析撥灣戰爭 3 中共國防戰略決策模式研究－以江澤民時期作分析檢證 4 資料挖掘技術在國防人力資源管理之研究 5 資訊服務採購作業品質管理之研究 6 小型空用渦輪壓縮器性能設計之多目標尋優研究 7 感應耦合電漿反應離子蝕刻(ICP-RIE)氮化鎵系列材料之研究 8 超音波微細加工硬脆材料之研究 9 鎳基600合金之圓周向應力腐蝕裂縫成長速率研究 10 高靈敏度壓電阻應力計製程研究與u-BGA構裝應力量測分析 11 庫房除濕與風管配置之數值研究 12 微機電式加速儀於導控系統應用之研究 13 提升戰鬥系統整體戰力之武器裝備與C4ISR系統間介面研究 14 M42底火燃燒特性之研究 15 潛艦最佳接敵運動之分析與模擬

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