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研究生:陳譽仁
研究生(外文):CHEN, YU-JEN
論文名稱:側風中矩形開口氣罩之捕集區模擬探討
論文名稱(外文):A Simulation Study on the Capture Envelope Generated by Hoods with a Rectangular Opening in Cross Draft
指導教授:陳友剛陳友剛引用關係
指導教授(外文):CHEN, YU-KANG
學位類別:碩士
校院名稱:長榮大學
系所名稱:職業安全與衛生學系碩士班
學門:醫藥衛生學門
學類:公共衛生學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
中文關鍵詞:氣罩局部排氣裝置側風捕集區
外文關鍵詞:hoodlocal exhaust devicecross draftcapture zone
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在局部排氣裝置中,因作業因素無法包圍污染源,故外裝型矩形開口氣罩是最為普遍使用的局部排氣裝置,但易受外在側風影響其捕集範圍。根據以往研究顯示,在外裝型氣罩的吸氣與均勻側風共同作用下,會在氣罩開口前方形成的捕集區,在捕集區中的流線會被導入氣罩開口;捕集區外的流線則會被導至側風下游無限遠處。
本研究利用一具動畫顯示功能的模擬程式計算一般較常用的矩形開口氣罩於側風中所形成的捕集區。假設流場為不具黏性的理想流場。根據模擬計算結果,本研究得到在不同氣罩開口表面平均風速、側風大小與開口長寬比組合下的捕集區大小與形狀。計算結果經與以往實驗觀察結果比對,發現具有相當的一致性。此外,正方形開口與圓形開口氣罩的計算結果也相當類似。於固定側風中,所形成的捕集區必包圍氣罩開口端,故捕集區外形會隨著氣罩開口不同的長寬比而變化。在相同的吸氣風量與側風風速下,當開口長寬比變動時,捕集區外形的深度與寬度會呈現負相關。若矩形開口氣罩的風速比(開口吸氣風速與側風風速的比值)相當小,氣罩開口的長寬比將是影響捕集區外形的主要因素。反之,若風速比愈大,則長寬比對捕集區外形所產生的影響即愈不明顯。
The exterior hood is the most commonly used type of exhaust hoods in local exhaust devices. This type of hoods do not enclose a contamination source completely, therefore a cross draft will unavoidably affect its capture performance. According to previous studies, the exhaust flow induced by an exterior hood combines with a uniform cross draft will form a capture zone in front of the hood. All the streamlines inside of the capture zone will lead to the hood opening; those outside of the capture zone will lead to infinity.
Present study employed a animation program to simulate the capture behavior of the exterior hood with a rectangular opening. The flow field is assumed to be viscosity-free. The size and shape of the capture zone was obtained at various combinations of average opening velocity, cross draft velocity, and opening aspect ratio. The computational results were found to be consistent with previous experimental observations. The capture zones formed by a square opening were also found to be similar with those formed by a circular opening. While the cross draft is fixed, because the capture zone must enclose an exhaust opening, the shape of a capture zone will be affected by aspect ratio of the opening. While the exhaust flow rate and the cross draft are fixed, the depth and width of a capture zone are inversely related at different aspect ratios of the opening. The aspect ratio will become a major factor for the shape of a capture zone at a small velocity ratio (the ratio of average exhaust velocity at the opening to the cross draft). However, while the velocity ratio becomes larger, the effect of the aspect ratio becomes less.
致謝 I
摘要 II
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
第一節 研究背景 1
第二節 文獻回顧 4
第三節 研究目的 9
第二章 研究方法 10
第一節 氣罩開口吸氣風速 11
第二節 氣罩吸氣流場 11
第三節 粒子軌跡計算 12
第三章 結果與討論 13
第一節 捕集區大小 13
第二節 捕集區斷面 15
第三節 氣罩開口形狀與捕集區的關係 18
第四節 計算與實驗比較 19
第四章 結論與建議 21
附錄一 25
附錄二 28
參考文獻 31
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