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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊承霖
研究生(外文):Chen-Lin Yang
論文名稱:重質液體在密度層變環境水體及橫流作用下之擴散實驗分析
論文名稱(外文):Experimental Analysis on the Spread of the Heavy Liquid in the Density Stratified Ambient and with the Cross Flow
指導教授:蕭葆羲蕭葆羲引用關係
指導教授(外文):Bao-Shi Shiau
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:重質液體密度層變橫流
外文關鍵詞:Heavy LiquidDensity StratifiedCross Flow
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在經濟蓬勃發展的國家中,周遭自然環境隨處充斥著人為排放的污染物,例如煙囪排放之廢氣,海洋放流管之污水,海水淡化廠滷水的排放,河川溪流下游砂石廠洗砂產生的污泥等。若依排放污染物密度與背景環境流體間的密度差異性加以區分,可將排放行為的流況分成正浮昇流、負浮昇(重質)流與無浮昇作用流三種。海水淡化廠所排放出的高濃度滷水,在排入海域後呈負浮昇流狀態,因此從噴發到底床接觸的距離與影響的流層高度範圍,都將對附近生態影響有著直接的關係。故了解與預測這些污染物的影響與衝擊範圍及掌握污染物之稀釋擴散特性變化是有其必要性的。
本實驗於拖曳水槽中模擬平坦無坡度變化之海底地形條件,以分析滷水排放在線性密度層變或均勻水體環境及受橫流作用下,最終高度h與觸地距離X之變化,經觀測分析得到
log(V/W)=C1 log(hZMZB/D3) +C2
log(V/W)=C3 log(XZMZB/D3) +C4
log(V/W)=C7 log(hZMZB/λD2) +C8
log(V/W)=C9 log(XZMZB/λD2) +C10
其中W為橫流流速、V為排放速度、ZM與ZB分別為排放之動量特徵長度與浮量特徵長度、λ為環境特徵長度、D為排放口口徑,C1 ~C10為常數。
By simulated a smooth and horizontal offshore bottom in a water tank, the study tried to find the relationships between terminal height h and impact distant X with stratified ambient environment and cross flow by observed the trajectory of maximum concentration of brine from a pipe vertical to the bottom.
After analyzed the observed data, the relationships can be determined as follow:
log(V/W)=C1 log(hZMZB/D3) +C2
log(V/W)=C3 log(XZMZB/D3) +C4
log(V/W)=C7 log(hZMZB/λD2) +C8
log(V/W)=C9 log(XZMZB/λD2) +C10
where W is cross flow velocity, V is discharge velocity, ZM and ZB are discharge characteristic length scales about discharge momentum flux and buoyant flux in a uniform cross flow, λ is the ambient environment parameter length scale about ambient density stratification and cross flow, D is the dirmeter of discharge pipe, C1 ~C10 are constants.
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
表目錄 vi
圖目錄 vii
符號說明 ix
第一章 導論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究方法及內容 1
1-3 研究目的 2
第二章 文獻回顧與理論基礎 3
2-1 均質無橫流環境水體垂直排放之最終高度觀察 3
2-2 浮昇射流理論與分析 4
2-3 因次分析與各特徵長度之物理意義 6
第三章 實驗設置與方法 9
3-1 水槽系統 10
3-1-1 拖曳水槽 10
3-1-2 混合水槽 10
3-2 台車系統 10
3-2-1 調速馬達與載台 10
3-2-2 加壓儲存槽 11
3-2-3 浮子式流量計 11
3-2-4 實驗平台 11
3-3 雷射光源系統 12
3-3-1 雷射光源 12
3-3-2 雷射傳輸光纖 12
3-4 影像擷取系統 13
3-4-1 電藕合偵測器 13
3-4-2 影像擷取卡 13
3-5 穩壓系統 13
3-6 環境背景填充用流量計 14
3-7 導電率計 14
3-8 儀器之率定 14
3-8-1 影像變形量率定 15
3-8-2 台車速度率定 15
3-8-3 實驗用水源密度量測 15
3-8-4 導電率計率定 16
3-8-5 流量計率定 16
3-8-6 實驗平台拖曳時對環境水體之影響 17
3-9 實驗成果趨勢線之吻合檢測 17
3-10 實驗佈置方法 18
3-10-1 均質靜態環境 18
3-10-2 均質橫流環境 18
3-10-3 單一密度界面橫流環境 18
3-10-4 線性密度層變橫流環境 19
第四章 實驗結果與分析討論 20
4-1 均質環境下浮昇射流實驗 20
4-2 浮昇射流接觸單一密度界面實驗 23
4-3 線性密度層變與橫流環境下負浮昇射流實驗 24
第五章 結論與建議 26
5-1 結論 26
5-2 建議 27
參考文獻 28
附表 30
附圖 34
誌謝 66
1. Abraham, G., “Jets with Negative Buoyancy in Homogeneous Fluid”, Journal of Hydraulic Research, Vol. 5, No. 4, 1967, pp. 235-248.
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10. 蔡秉直, “重質液體在密度層變水體中之擴散特性實驗研究”, 國立台灣海洋大學河海工程學系碩士學位論文, 2003。
11. 蔣德普, “密度層變流中浮昇射流之研究”, 國立台灣大學土木工程學研究所博士論文, 1988。
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