電液動增強技術應用於水蒸發之質傳及最佳化分析

  • 吳 懿軒

學生論文: Master's Thesis

摘要

本文利用數值模擬及實驗方法研究電液動(Electro-hydrodynamic)技術對食品或物品表面水分蒸發速率的影響。在??及?值部份,以三維紊流?場探討線狀(wire)電極及針狀(needle)電極在?同供電電壓、電極間距、電極高度下,電液動效應對一強制對流通道流場濕水面的水蒸發率及薛吾爾德?(Sh)的影響。實驗方面,建立一套風洞系統,用以量測電流值並調整電荷密度分布,使得電液動效應更加接近真實情況,並進一步量測水蒸發率與數值結果做比對。本文包括 (1) 首先建立電腦數值模擬分析之物理模型,包括紊流流場、非均勻電場以及水蒸氣濃度場。 (2) 開發一套副程式(subroutine)可求解風洞系統內之電壓V與電荷密度 之分布並進一步取出電流值,以便將來與計算流體力學(CFD)軟體相互結合。 (3) 再配合商業計算流體力學軟體CFD-ACE+,以數值方法探討不同電場參數(供電電壓、電極間距、電極高度)對質傳效率的影響,並計算薛吾爾德?(Sh)。 (4) 最後,結合實驗與模擬之結果並利用最佳化方法-簡易共軛梯度法(SCGM),以單位?率之下電液動質傳增益作為其目標函數,搜尋最佳的電極間距、電極高度值。 由數值模擬及實驗結果顯示,隨著供電電壓的增加,薛吾爾德?增加。質傳增益會隨著電極間距的增加而增加,隨著電極高度的增加而降低。但是若考慮單位?率消耗的質傳增益,不同電壓下皆有一個最佳的間距、高度值,且最佳間距、高度值均會隨著電壓的增加而變大。最後,數值模擬與實驗結果得到一致性的趨勢,最大誤差約19%。
獎項日期2017 六月 19
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Jiin-Yuh Jang (Supervisor)

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