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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:周伸鴻
研究生(外文):Shen-Hung Jhou
論文名稱:單階滑流之流場特性探討
論文名稱(外文):Study on the Characteristics of Skimming Flow
指導教授:林呈林呈引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:滑流
外文關鍵詞:Skimming Flow
相關次數:
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本研究使用高速PIV量測系統,配合流場可視化,於無因次臨界水深(Yc /H) 範圍為0.335 ~ 0.632之條件下,針對單階滑流進行定性觀察及定量分析。根據定性觀察結果,將流場分成滑動射流區及水墊區,並分別對此兩區域進行速度場之量測與分析。
首先針對滑動射流區,根據數位影像進行水面線判讀及實際量測以驗證之,最後以複回歸分析訂定水面線。為了量測剪力層速度剖面,將直角座標系統轉換為曲線座標系統,依序從上游到下游切出數個剖面。經由量測結果可知,滑動射流區之剪力層厚度隨著愈往下游增厚。使用Lin et al. (2008)剪力層之分析方法,以剪力層中心(Yrc)、剪力層特徵厚度(bs)為長度尺度、以上下層速度(Uu、Ud)為速度尺度,進行無因次分析後,可得相似方程式。
本文亦對水墊區內進行分析。水墊區內之速度剖面形狀類似壁射流。嘗試使用不同特徵值對於水墊區內進行無因次分析。最後發現使用最大負速度Um為速度尺度,半寬度b0為長度尺度,得到相似方程式。
The characteristics of skimming flows over a vertical drop were investigated experimentally using visualization technique and high speed particle image velocimetry (HSPIV) system. The non-dimensional critical depth (Yc/H) ranges from 0.335 to 0.632. According to the result observed qualitatively by using visualization technique, the flow region can be divided to sliding jet and pool regions. The flow fields were measured and discussed for these two regions.
First the study aims at sliding jet. According to digital image and water surface profile measured by point gauge, the curve of water surface can be determined by multi-variable regression. In order to measure the velocity of shear layer, curvilinear coordinate used instead of cartesian coordinate. The velocity profiles were measured from upstream to downstream. Based on the result, the shear layer thickness increases as the sliding jet moves downstream. Using the method proposed by Lin et al. (2008), the velocity profiles can be established by the center point of shear layer, Yrc, the specific width, bs, as length scale and the velocities of the upper and lower boundary of specific width Uu and Ud, as velocity scale., the similarity profile of shear layer was obtained as following:(略)
The study also focuses on the characteristics of pool region. The shape of velocity profiles in the pool is similar to a wall jet. Different characteristic values were tested for velocity and length scales for similarity analysis. Finally, by selecting the maximum adverse velocity Um as velocity scale and half-width thickness b0 as length scale, similarity profile can be obtained in the form of:(略)
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
相片目錄 IX
符號說明 X
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 3
1-3 本文組織 7
第二章 實驗儀器設備與研究方法 8
2-1 實驗水槽及模型佈置 8
2-1-1 精密循環水槽 8
2-1-2 實驗模型 8
2-1-3 實驗座標系統 11
2-2 高速攝影機 13
2-3 FLDV量測系統 14
2-4 三維移動平台 16
2-5 流場可視化系統 16
2-6 高速PIV量測系統 17
第三章 初步實驗 19
3-1 循環水槽來流之二維性檢測 19
3-2 高速PIV速度量測檢測 21
第四章 實驗結果與討論 25
4-1 定性觀察與定量量測 25
4-2 水面線之量測與分析 27
4-3 滑動射流區內流場特性之分析探討 29
4-3-1 滑動射流區域內之主流向速度分佈 29
4-3-2 滑動射流區域內之速度無因次分析 36
4-4 水墊區內流場特性之分析探討 43
4-4-1 水墊區內之水平速度場之量測與分析 43
4-4-2 水墊區內水平速度場之無因次分析 53
第五章 結論與建議 60
5-1 結論 60
5-2 建議 61
參考文獻 62
口試委員意見 65
附錄A 66
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