橫向流流經單一強制振動圓柱之
流場結構模擬分析

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：30

、訪客IP：18.189.171.153

姓名

劉姿吟(Tzi-Yin Liu) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

橫向流流經單一強制振動圓柱之流場結構模擬分析
(Uniform flow pass a single forced-vibration cylinder for flow field structure simulation analysis )

相關論文

★ 鋰鋁矽酸鹽之負熱膨脹陶瓷製程	★ 鋰鋁矽酸鹽摻鈦陶瓷之性質研究
★ 高功率LED之熱場模擬與結構分析	★ 干涉微影之曝光與顯影參數對週期性結構外型之影響
★ 週期性極化反轉鈮酸鋰之結構製作與研究	★ 圖案化藍寶石基板之濕式蝕刻
★ 高功率發光二極體於自然對流環境下之熱流場分析	★ 液珠撞擊熱板之飛濺行為現象分析
★ 柴式法生長氧化鋁單晶過程最佳化熱流場之分析	★ 柴式法生長氧化鋁單晶過程晶體內部輻射對於固液界面及熱應力之分析
★ 交流電發光二極體之接面溫度量測	★ 柴氏法生長單晶矽過程之氧雜質傳輸控制數值分析
★ 泡生法生長大尺寸氧化鋁單晶降溫過程中晶體熱場及熱應力分析	★ KY法生長大尺寸氧化鋁單晶之數值模擬分析
★ 外加水平式磁場柴氏法生長單晶矽之熱流場及氧雜質傳輸數值分析	★ 大尺寸LED晶片Efficiency Droop之光電熱效應研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

摘要
本研究以FIDAP進行在二維流場中橫向流流經單一靜止圓柱及橫向流流經單一強制振動圓柱的尾流場結構之數值模擬分析。
在橫向流流經單一靜止圓柱的流場分析中，研究特別針對交相渦漩的產生機制進行探討。研究中明確指出交相渦漩的產生機制是來自於流場中所存在的擾動源，而在數值流場中此擾動源可以是入口流速的不均勻性、圓柱表面的不規則性、或是數值流場中所存在的截去誤差。交相渦漩的特性只與流場中的雷諾數有關，而與擾動源無關，擾動源的差異只在於影響交相渦漩產生所需的時間。
在橫向流流經單一強制振動圓柱的流場分析中發現：圓柱尾流場結構會同時受到雷諾數Re、圓柱振動振幅A、以及圓柱振動頻率F這三個係數影響而有不一樣的尾流場結構。當A值小時，此時即使使用不同的F值，圓柱尾流場也不會受到圓柱振動的影響而產生明顯可辨識的變化。而當A值夠大時，圓柱遠尾流場則會受到圓柱振動的影響而由前後對稱的渦漩結構漸漸轉換為上下對稱的流場結構；此時若使F值由小變大，圓柱遠尾流場也會依序由前後對稱的渦漩結構漸漸轉換為上下對稱的流場結構、最後再轉換為不規則變化的流場。這些變化情形無論雷諾數多少都可以清楚看見，只是當雷諾數愈大，產生同樣結構變化所需的A值會愈小；同時若A值愈大，產生同樣結構變化所需的F值會愈小；也就是說Re、A、及F值三個值的大小，對流場結構都有相互影響。
另外值得一提的是：研究中發現要了解Re、A、F這三個係數對流場結構的影響，光是比較圓柱近尾流場結構是不夠的，還必須加入圓柱遠尾流場結構的比較分析才可以。

摘要(英)

blank

關鍵字(中)

★ 流沖振動
★ 橫向流
★ 強制振動
★ 單一圓柱

關鍵字(英)

★ single cylinder
★ forced-vibration
★ transverse flow
★ flow-induced vibration

論文目次

目錄
摘要 I
誌謝 II
符號說明 III
目錄 VI
圖表目錄 VIII
第一章緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 2
1-2-1 橫向流流經單一靜止圓柱的流場分析 2
1-2-2 橫向流流經單一強制振動圓柱的流場分析 4
1-3 研究目的 8
第二章數學模式 10
2-1橫向流流過單一靜止圓柱的流場分析 10
2-2 橫向流流過單一振動圓柱的流場分析 12
2-2-1 絕對座標上的物理模型 12
2-2-2 座標轉換的數學推導 14
2-2-3 移動座標上的物理模型 14
第三章數值方法 16
3-1 研究方法 16
3-1-1 研究主題設定 16
3-1-2 數值方法 16
3-1-3 數值模擬結果之分析與討論 17
3-2 FIDAP簡介 19
3-2-1 FIDAP的應用 19
3-2-2 FIDAP提供的元素形式及數值方法 20
3-2-3 FIDAP的套裝軟體功能說明 23
3-3 研究中FIDAP使用說明 25
3-3-0 FIDAP的開啟與結束 25
3-3-1 有限元素法前處理 26
3-3-2 有限元素法數值計算 31
3-3-3 有限元素法後處理 31
3-3-4 使用FIDAP進行流場分析的流程說明 33
3-4 重要之流場分析係數計算說明 36
第四章結果與討論 38
4-1程式參數設定 38
4-1-1 計算網格設定 38
4-1-2 數值計算參數dt的影響 39
4-1-2 初始條件的影響 39
4-1-3 下游遠尾流場邊界條件的影響 40
4-2程式驗証 42
4-3 橫向流流經單一靜止圓柱所產生之近尾流場探討 43
4-3-1 交相渦漩現象的產生機制 43
4-3-2 在不同雷諾數下的圓柱尾流場型態 45
4-4 橫向流流經一振動圓柱所產生之近尾流場探討 49
4-4-1 探討在固定Re、F = 1.0的條件下，A值對圓柱尾流場的影響 49
4-4-2 探討在固定Re、A值的條件下，F值大小對圓柱尾流場的影響 54
4-4-3 綜合討論Re、A、及F對單一振動圓柱尾流場的影響 59
第五章結論 62
參考文獻 66
圖(表) 69

參考文獻

參考文獻
Anagnostopoulos, P. & Bearman, P.W. 1992 Response characteristics of a vortex-excited cylinder at low Reynolds number. Journal of Fluids and Structrues 6, 39
Antonia, R.A. & Rajagopalan, S. 1990 Determination of drag of a circular cylinder. AIAA Journal 28, 1833
Berger, E. & Wille, R. 1972 Periodic flow phenomena. Annu. Rev. Fluid Mech. 4, 313
Blackburn, H.M. 2000 A complementary numerical and physical investigation of vortex-induced vibration. Journal of Fluid and Structures 15, 481
Bouard, R. & Coutanceau, M. 1980 The early stage of development of the wake behind an impulsively started circular cylinder for 40 < Re < 104. Journal of Fluid Mechanics 101, Part 3: 583
Braza, M. & Chassaing, P. & Ha Minh, H. 1986 Numerical study and physical analysis of the pressure and velocity fields in the near wake of a circular cylinder. Journal of Fluid Mechanics 165, 79
Cantwell, D. & Coles, D. 1983 An experimental study of entrainment of transport in the turbulent near wake of a circular cylinder. Journal of Fluid Mechanics 136, 321
Carberry, J. & Sheridan, J. 2001 Forces and wake modes of an oscillating cylinder. Journal of Fluids and Structures 15, 523
Chang, C.C. & Chern, R.L. 1991 A numerical study of flow around an impulsively started circular cylinder by a deterministic vortex method. Journal of Fluid Mechanics 233, 243
Chen, S.S. 1987 Flow-induced vibration of circular cylindrical structures. Hemisphere Publishing Corporation, Washington, pp 464
Chilukuri, R. 1987 Incompressible laminar flow past a transversely vibrating cylinder. Journal of Fluids Engineering 109, 166
Coutanceau, M & Bouard, R. 1991 Circular xylinder wake configurations: a flow visualization survey. Appl. Mech. Rev. 44, 255
Henderson, R.D. 1995 Details of the drag curve near the onset of vortex shedding. Phys. Fluids. Submitted.
Khalak, A. & Williamson, C.H.K. 1996 Dynamics of a hydroelastic cylinder with very low mass and damping. Journal of Fluids and Structures 10, 455
Lu, X.Y. & Dalton, C. 1996 Calculation of the timing of vortex formation from an oscillating cylinder. Journal of Fluids and Structures 10, 527
Morkovin, M.V. 1964 Flow around a circular cylinder-kaleidoscope of challenging fluid phenomena. Proc. ASME Symp. Fully Separated Flows. P. 102
Oertel, H. 1990 Wakes behind blunt bodies. Annu. Rev. Fluid Mech. 22, 539
Roshko, A. 1954 On the development of turbulent wakes from vortex streets. NACA Rep.1191
So, R.M.C., Zhou, Y. & Liu, M.H. 2000 Free vibrations of an elastic cylinder in a cross flow and their effects on the near wake. Experiments in Fluids 29, 130
Tanida, Y., Okajima, A. & Watanabe Y (1973) Stability of a circular cylinder oscillating in uniform flow or in a wake. Journal of Fluid Mechanics 61, Part 4: 769
Unal, M.F. & Rockwell, D. 1988 On vortex formation from a cylinder. Part 1. The initial instability. Journal of Fluid Mechanics 190, 491
Williamson, C.H.K. 1988 Defining a universal and continuous Strouhal-Reynolds number relationship for the laminar vortex shedding of a circular cylinder. Phys. Fluids 31, 2742
Williamson, C.H.K. 1992 The natural and forced formation of spot-like dislocations in the transition of a wake. Journal of Fluid Mechanics 243, 579
Williamson, C.H.K. & Miller, G.D. 1994 Three-dimensional phase dynamics in a cylinder wake. Meccanica 29, 411
Williamson, C.H.K. 1996 Vortex dynamics in the cylinder wake. Annu. Rev. Fluid. Mech. 28, 477
Zdravkovich, M.M. 1996 Different modes of vortex shedding: An Overview. Journal of Fluids and Structures 10, 427

指導教授

陳志臣(Jyh-Chen Chen)

審核日期

2003-9-16

推文