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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃景暉
研究生(外文):Ching-HuiHwung
論文名稱:應用質點軌跡追蹤法於船殼降噪氣泡量測
論文名稱(外文):Application of PTV on the Masker System Bubble Measurement
指導教授:陳政宏陳政宏引用關係
指導教授(外文):Jeng-Horng Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系碩博士班
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:140
中文關鍵詞:氣泡幕拖航水槽流場觀測
外文關鍵詞:bubble swarmtowing tankbubble measurement
相關次數:
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以氣泡幕降低噪音是近年來一個有效的反潛手段,雖然已有許多論文討論了氣泡幕聲學效應,但對氣泡幕流場觀測的公開論文卻很少,大多數的論文皆是由聲學來找出氣泡幕的氣泡粒徑,因此在本文中將直接對於氣泡幕的流場進行觀測,利用水下攝影技術觀察氣泡於水下的運動情形。
本研究由船體的基本資料,由相似船型,自幾何外形與性能來擬合所需要的船形,利用船舶性能計算軟體來估算出設計出來的船殼基本資料,再利用模擬軟體來計算出船殼造成的艉流,也就是螺槳平面的入流,接著利用算出來的船體資料與螺槳平面入流,以螺槳設計軟體來設計螺槳,並進行空蝕評估,最後製造出螺槳實體,並進行單螺槳試驗以驗證設計。接著設置氣泡幕的施放系統,進行氣泡幕的流場觀測實驗。實驗結果發現,氣泡在船速越快時,粒徑會越來越小,這是因為在船高速航行時,氣泡管外壓力會變小,造成氣泡破裂的時間提早,會更快從氣泡管脫離。

Bubbles have been proven to be a successful noise-reducing technique for ships. Although numerous researches discuss the masker’s acoustics, the flow field measurement is scant of open literatures, and most of the dissertation use the acoustic method to find out the bubble diameters of masker. In this research, we observe the flow field, and use the underwater photo technique to observe the motion of underwater bubbles.
A ship model is used in this research: fitting to real ship from geometry and performance, using Rhino to fit ship’s geometry, and use orca3D to fit ship’s performance. And then, we simulate the wake by ShipFlow. We design propeller, using simulated wake data and ship’s data by Openprep.
We observed bubble motion by particle tracking velocimetry (PTV) , and observed bubble shapes by camera. In the experiment, we found that when the ship speeds up, the bubble diameter will become smaller.

摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VIII
表目錄 XVII
符號說明 XIX
第一章 緒論 1
1.1. 研究動機 1
1.2. 文獻回顧 4
1.3. 研究目的 8
第二章 船模與螺槳之設計製造 9
2.1. 設計流程 9
2.2. 船殼設計 10
2.2.1. 船殼建立 11
2.2.2. 阻力預估 13
2.2.3. CFD阻力預估 16
2.2.4. 設計結果 19
2.3. 螺槳設計 20
2.3.1. 升力線理論 21
2.3.2. 設計結果 25
2.3.3. 空蝕 27
2.3.4. 單螺槳試驗 31
2.4. 馬達性能估算 33
2.5. 氣泡帶裝設 34
第三章 研究方法 38
3.1. 實驗儀器與設備 38
3.1.1. 拖航水槽 38
3.1.2. 氣泡幕施放設備 38
3.1.3. 拍攝光源及影像記錄設備 39
3.1.4. 轉速計 42
3.1.5. 質點軌跡測速儀 43
3.2. 氣泡形狀拍攝與PTV用光技巧 44
3.3. 實驗流程 50
3.3.1. 實驗參數 53
3.4. 不確定性分析 55
第四章 實驗結果與討論 61
4.1. 實驗結果 61
4.1.1. 氣泡粒徑分布 61
4.1.2. 氣泡粒徑與深度 61
4.1.3. 氣泡粒徑與船速 67
4.1.4. 氣泡粒徑分布 69
4.1.5. 氣泡粒徑與Nc數 110
4.1.6. 氣泡粒徑分布統計 111
4.1.7. 氣泡移動速度分析 115
4.2. 討論 122
4.2.1氣泡粒徑 122
4.2.2氣泡速度 123
4.3. 問題探討 124
4.3.1. PTV問題 124
4.3.2. 氣泡形狀拍攝問題 125
4.3.3. 氣泡幕設計問題 126
4.3.4. 光源顏色問題 127
第五章結論與未來展望 129
5.1. 結論 129
5.2. 未來展望 130
參考文獻 132
附錄 氣泡實際拍攝照片 135


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