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研究生:吳孟訓
研究生(外文):Wu Meng-Hsun
論文名稱:環境風洞模擬重質氣體之擴散特性
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
論文頁數:100
中文關鍵詞:環境風洞實驗重質氣體擴散
外文關鍵詞:environmental wind tunnel experimentheavy gases diffusion
相關次數:
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本實驗係在環境風洞中模擬重質氣體意外溢漏時之擴散特性。藉由實驗量測重質氣體之擴散濃度,以探討當重質氣體在各種溢漏角度、密度福祿數及地形條件下對於重質氣體擴散之影響特性。實驗選擇之溢漏角度為水平排放、45°角排放及垂直排放,密度福祿數為8、10、12與15,迫近流場用的地形條件為鄉村與都市地形。
實驗結果發現當重質氣體以水平排放時濃度分佈所影響之地面範圍比其他角度之範圍大而且濃度值也較高。另外,密度福祿數之改變會影響重質氣體雲團之沉降特性,當密度福祿數越小時,重質氣體雲團越快沉降至地面,而其縱向之分佈距離比福祿數較大之重質氣體短且濃度也較低。此外,實驗結果也顯示不同之地形之迫近流場對於重質氣體擴散之濃度分佈影響不顯著,但發現當鄉村地形之迫近流場條件下之濃度略大於都市地形。
關於地面容許濃度本實驗以稀釋濃度比高於0.1%時為基準,而所造成之地面危險範圍距離由實驗結果分析指出,當重質氣體以水平排放且高密度福祿數之狀況為最嚴重,將會造成由排放源80倍排放源管徑(X= 80 DS)起至下游450倍排放源管徑(X= 450 DS)處之危險範圍,即370倍排放源口徑之危險距離。
This experiment is to study on the dispersion characteristic of continous spill of heavy gas. Conducted on the environmental wind tunnel. The effects of the gas spill angle, the densimetric Froude number and the terrain parameter on the heavy gases diffusion are measured and investigated. The gas spill angles in the present experiment are 0°, 45° and 90°. The densimetric Froude number are 8, 10, 12, and 15. The terrain parameter are urban type and rural type natural turbulent boundary layers, respectively.
Experimental results show that when the gas spill angle is 0° (i.e.horizontal), the heavy gas concentration distribution spreads more wider and higher than that of gas spill angles of 45° and 90°. The densimetic Froude number of spill gas reflects the buoyancy forces of heavy gas clouds. As the densimetic Froude number decreasing, the heavy gas clouds reach the ground more faster, and the gas clouds concentration decrease at the same time. Experimental measurements reveal the concentration is sligtly higher under the action of rural type turbulent boundary layer than that of the urban.
We define the lower flammability limit for ground level concentration as 0.1% in this experiment. Experimental results show that when the heavy gases are released horizontally with a higher densimetic Froude number, the flammability distance becomes larger.
摘要
Abstract
目錄
圖目錄
符號說明
第一章 緒 論
1.1 研究動機
1.2 研究目的
1.3 文獻回顧
1.4 研究方法及內容
第二章 基本理論
2.1 中性大氣紊流邊界層之風場特性
2.1.1 大氣邊界層高度
2.1.2 平均風速剖面
2.1.3 紊流強度
2.1.4 雷諾應力
2.2 大氣紊流邊界層之風洞模擬
2.2.1 渦流產生器之設計
2.2.2 粗糙元素設計
2.3 大氣邊界層內重質氣體擴散之風洞模擬
2.3.1 重質氣體擴散之物理過程
2.3.2 相似性法則
第三章 實驗配置與實驗設計
3.1 實驗程序
3.1.1 實驗工作內容
3.1.2 實驗程序
3.2實驗設計
3.2.1 物理條件之設計
3.2.2 排放源排放量之設計
3.2.3 採樣點之設計
3.3流場模擬
3.3.1 環境風洞簡介
3.3.2 迫近流場之條件與模擬
3.4 流場量測與儀器
3.4.1 量測儀器
3.4.2 流場量測
3.5 濃度場量測與儀器
3.5.1 追蹤氣體排放系統
3.5.2 追蹤氣體採樣系統
3.6 整體實驗配置與實驗流程
3.6.1 整體實驗配置
3.6.2 實驗流程
第四章 實驗結果與分析討論
4.1 空風洞
4.2 迫近流場
4.2.1平均風速剖面
4.2.2 紊流強度
4.2.3 雷諾應力
4.3 重質氣體擴散之濃度場分佈
4.3.1 重質氣體以不同角度釋放之濃度場分佈
4.3.2 重質氣體以水平釋放時不同密度福祿數(Frs)之濃度場分佈
4.3.3 重質氣體以垂直釋放時不同密度福祿數(Frs)之濃度場分佈
4.3.4 重質氣體在不同地形之濃度場分佈
第五章 結論與建議
5.1 結論
5.2 建議
參考文獻
附圖
致謝
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