脈動式管流初始不穩定現象之流場控制

Translated title of the thesis: Flow control on the initial instabilities in pulsating pipe flow
  • 徐 晏婷

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究旨在針對脈動式管流中之初始不穩定現象進行探討,並嘗試加入一人為變因(粗糙元),改變邊界層厚度以達到流場控制的效果。透過馬達驅動位於下游之流場控制器旋轉,使流場速度隨時間呈脈動式變化,再利用熱線測速儀量測流場速度,並依據流場控制器之光電輸出信號做流速相位平均(phase-average),比較不同相位的流速分佈曲線,探討在一個脈動週期內之流場變化趨勢,再以總體經驗模態分離法(ensemble empirical mode decomposition) 去除背景雜訊,將擾動分量擷取出來,以希爾伯特-黃轉換(Hilbert-Huang Transform) 及小波轉換(wavelet transform) 來分析初始不穩定擾動之特徵頻率,並根據Rayleigh instability criterion 所述之發生不穩定性之必要條件,觀察速度一次微分曲線圖之反曲點位置的變化及邊界層發展的情形,同時利用混合層流模型(mixing layer model) 和黏性效應(viscous effect) 之觀點予以解釋,並釐清致使初始擾動發生的機制。 在這項研究中,亦透過不同線徑之金屬絲(粗糙元) 來觀察管內之流體流動行為,不同實驗條件下的結果顯示流動的不穩定現象亦是受到非黏性或黏性機制所影響。此外,加裝金屬絲可以有效的改變邊界層之發展狀況,進而影響非定常速度剖面中反曲點形成的位置,藉此觀察不穩定性發展所受到的改變,經由測試結果說明了安裝金屬絲控制流動不穩定性的有效性,最後再利用上述分析方法找出擾動特徵並與前期實驗結果進行詳細的討論。
Date of Award2017 Aug 7
Original languageChinese
SupervisorJiun-Jih Miau (Supervisor)

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脈動式管流初始不穩定現象之流場控制
晏婷, 徐. (Author). 2017 Aug 7

Student thesis: Master's Thesis