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研究生:佘祖怡
研究生(外文):She, Zu-Yi
論文名稱:模擬中性大氣邊界層流通過一有限長度直立薄板尾跡流特性之實驗研究
論文名稱(外文):Experimental investigation on the wake flow behind a finite thin plate embedded in the neutral atmospheric boundary layer
指導教授:蕭葆羲蕭葆羲引用關係
指導教授(外文):Shiau, Bao-Shi
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:河海工程學系
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
中文關鍵詞:尾跡流中性大氣邊界層小波分析連續小波轉換紊流風洞實驗
外文關鍵詞:Wake flowNeutral atmospheric boundary layerWavelet analysisContinuous wavelet transformTurbulenceWind tunnel experiment
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本研究為藉由風洞實驗模擬中性大氣邊界層流作為迫近流,探究其通過一有限長度直立薄板後方尾跡流之特性。實驗時,設置一高寬比(h/w )為1/4 的有限長度薄板,並且使用X型熱膜探針配合等溫式流速儀量測尾跡流之速度場。在文章中,將討論此薄板尾跡流之平均速度剖面、紊流強度、雷諾應力與紊流頻譜,並且簡短地介紹連續小波轉換的相關理論;最後,應用解析函數為Morlet小波的連續小波轉換,分析實驗量測之紊流訊號,以瞭解紊流擾動其內含訊息同時隨時間與頻率變化的特徵。

The wake flow behind a finite thin plate embedded in the neutral atmospheric boundary layer for rural terrain conditions is investigated experimentally. The experiment is carried out in an open-suction type wind tunnel, and a finite thin plate with an aspect ratio (h/w) of 1/4 is mounted vertically on the wall. Measurement of the wake velocity is made by using a hot-wire anemometer, and characteristics of the wake flow are discussed, including mean velocity profiles, turbulence intensities, Reynolds stress, and turbulence spectra. In addition, the wavelet analysis is briefly introduced, particularly in applications of the continuous wavelet transform to digital time series. Finally, turbulent velocity measured in this experiment is diagnosed by using the continuous wavelet transform in conjunction with Morlet wavelet.

摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖表目錄 vi
第一章 導論
1-1 前言 1
1-2 研究動機與目的 1
1-3 研究方法 3
第二章 中性大氣邊界層流的模擬
2-1 大氣邊界層流的特性 5
2-2 風洞實驗的模擬方法 7
2-3 風洞實驗模擬中性大氣邊界層流的必要特性 10
2-3-1 邊界層厚度 10
2-3-2 軸向平均風速剖面 11
2-3-3 軸向紊流強度剖面 13
2-3-4 雷諾應力剖面 13
2-3-5 紊流頻譜 14
第三章 連續小波轉換
3-1 小波分析導論 18
3-2 小波轉換理論 19
3-3 連續小波轉換的執行 21
3-4 連續小波轉換的分析與檢驗 25
3-4-1 Delta Function 25
3-4-2 合成與疊加之餘弦函數 25
3-4-3 一個合成的非線性、非定常訊號 27
第四章 實驗設置與方法
4-1 實驗裝置與量測儀器 28
4-1-1 大氣環境風洞 28
4-1-2 定溫式熱流速儀與熱膜探針 28
4-1-3 類比/數位訊號轉換卡 29
4-2 實驗設置 29
4-2-1 檔板與粗糙元素的設置 29
4-2-2 有限長度薄板的選取 30
4-2-3 探針校正 31
4-3 實驗方法 32
4-3-1 實驗流程與量測點的佈置 32
4-3-2 量測訊號的取樣 33
第五章 實驗結果與分析討論
5-1 空風洞之流場特性 34
5-2 迫近流場 34
5-2-1 平均速度剖面 34
5-2-2 平均紊流強度剖面 35
5-2-3 平均雷諾應力剖面 35
5-2-4 紊流頻譜 36
5-3 薄板後方的尾跡流特性 36
5-3-1 平均速度剖面 36
5-3-2 紊流強度剖面 38
5-3-3 雷諾應力剖面 39
5-3-4 紊流頻譜分析 40
5-4 連續小波轉換應用於紊流之分析 41
5-4-1 小波尺度範圍的給定 42
5-4-2 迫近流之小波頻譜 43
5-4-3 薄板尾跡流之小波頻譜 44
第六章 結論與建議
6-1 結論 45
6-2 建議 47
參考文獻 48
附表 51
附圖 52
謝誌 106

參考文獻
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