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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:周宏霖
研究生(外文):Hung-LinChou
論文名稱:分歧管內幾何外型影響壓損之數值研究
論文名稱(外文):Numerical Study on Pressure Loss for Bifurcation Tubes Under Geometric Variations
指導教授:林三益林三益引用關係
指導教授(外文):San-Yih Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:分歧管壓損壁面剪應力分歧角度
外文關鍵詞:bifurcation tubespressure losswall shear stressbranching angle
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肺部為人體最重要的呼吸器官,在眾多流場參數中,壓損(ΔP)扮演重要角色在肺部呼吸道內,壓損的不同決定流體運動不同的模式,藉由量測呼吸道壓損的改變亦是偵測呼吸疾病的一種方法。
本文使用計算軟體,進行分歧管幾何外型改變之壓損分析。其目的在探討固定兩點距離之下,改變分歧角度、子管母管長度,進行壓損、壁面剪應力之數值研究。本研究採用計算軟體Ansys Fluent之PISO數值方法進行模擬計算。
由計算結果我們可以發現壓損隨著分歧角度的增加而增加,外側管壁壁面剪應力在進入連接段時為最大,子管內側壁面剪應力則由尖脊後開始下降,子管管壁平均壁面剪應力與連接段管壁平均壁面剪應力都隨著角度的增加而上升,顯示壁面剪應力與壓損呈現相關性。

Lung is the most important respiratory organ in human body, in many flow field parameter, pressure loss plays an important characteristics in lung airway, different pressure loss causes different flow field model, an alteration in pressure loss is a means of detecting respiratory diseases.
In this paper, pressure loss for geometric variations under bifurcation tubes has analyzed by a numerical software. The purpose of this research is to analyze pressure loss and wall shear stress by changing branching angle, parent and daughter length between two fixed points distance. The numerical simulation is made by commercial program Ansys Fluent. The PISO method is chosen in this study.
From these results, pressure loss increases as branching angle increases. Wall shear stress reaches the maximum value in the junction inlet in outer wall. Wall shear stress decreases after the carina in daughter tube inner wall. Average wall shear stress increases as branching angle in daughter tube and junction part, it shows that wall shear stress is related to the pressure loss.

中文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XIV
符號說明 XV
第一章 緒論 1
1-1研究動機與目的 1
1-2文獻回顧 1
1-3內容大綱 3
第二章 數值方法 6
2-1統御方程式 6
2-2 PISO演算法 (PRESSURE-IMPLICIT WITH SPLITTING OF OPERATORS) 7
2-3邊界條件 10
第三章 網格生成 12
3-1 幾何外型建立 12
3-2 網格生成 12
3-2-1 Catia曲線資料匯出之步驟 13
3-3 網格獨立性驗證 13
3-4 分歧管 14
3-5 ANSYS FLUENT之操作步驟 15
第四章 程式驗證 19
4-1 流場之程式驗證 19
4-1-1 Zhao二級分歧管黏性層流 19
4-1-2戴佳慧之分歧管流 21
4-1-3鍾艾蓉之分歧管流 22
4-1-4 Kang 之分歧管壓損研究 22
第五章 結果與討論 25
5-1 幾何外型改變之壓損研究 25
5-1-1 幾何外型 25
5-1-2 流場討論 26
5-1-3 壓損變化 26
5-2 壁面剪應力 27
第六章 結論與建議 30
6-1 結論 30
6-2 建議 31
參考文獻 32

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【8】Zhao, Y., and Brunskill,C.T., and Lieber, B.B., Inspiratory and Expiratory Steady Flow Analysis in A Model Symmetrically Bifurcating Airways, ASME Journal of Biomechanical Engineering,Vol.119, 1997, pp.52-58
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【10】Liu, Y., So, R.M.C., Zhang, C.H., “Modeling the bifurcating flow in a human lung airway, Vol.35, 2002, pp.465-473
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【16】 戴佳慧 “分歧管流之數值模擬 國立成功大學航太所碩士論文,2001年6月
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