泥漬裂開幾何形狀之研究

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姓名

黃冠嶺(Kuang-Ling Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

泥漬裂開幾何形狀之研究
(Study of mud splatter pattern)

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摘要(中)

本研究進行不同角度、落距之泥滴撞擊試驗，並結合數位相機及高速攝影機擷取影像，以探討土石流泥漬的幾何特性與土石流峰前運動條件的關係。實驗所得影像利用圖像剪輯、數位讀取及MATLAB內建計算程式，分析泥滴撞擊濺痕的歷程及形狀、短長徑比等關係。由實驗結果可歸納出濺痕面積、裂痕數及最大裂痕長度皆隨撞擊速度的增加而變大；撞擊角度的增加會使濺痕數增加，然而濺痕面積卻隨之減少。在不同落距下，濺痕的短長徑比皆相近於撞擊角度的正弦値。裂痕分部近似於馬克斯威爾分部，而液滴之上蓋輪廓則近似於beta方程式。本研究之成果有助於分析土石流峰前速度特性，並由泥漬特性判定撞擊時之土石流現場運動條件，以提升土石流防治設施的效益。

摘要(英)

The fingered splatter left behind after a liquid drop impacts a solid surface with different impact velocity and impact angle are experimentally examined in this study. The impact velocity of the droplet is varied by different falling distances, and the impact angles of the droplet impacting platform varies from 15° to 90°. The MATLAB counting program, image software, and a high speed camera are used to analyze the geometry property of the splatter. With increasing impact velocities, the area and the fingers of splatter also first increase, then approach constant value when the droplet reach ultimate impact velocity. Larger the impact angle, exhibits more splatter fingers but smaller the splatter area. The ratio of the short axis to the long axis is approximate to sin value of the impact angle. Length distribution of fingers approximate to Maxwell distribution while the droplet contour side view is close to the Beta function.

關鍵字(中)

★ 裂痕
★ 泥漬
★ 濺痕

關鍵字(英)

★ droplet
★ splatter
★ fingers

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 X
第一章緒論 1
第二章文獻回顧 4
2-1 液滴撞擊速度之探討 4
2-2 液滴擴展行為之探討(俯視) 4
2-3液滴擴展行為之探討(側視) 5
2-4 裂痕發展及特性之探討 5
2-5 液滴飛濺之探討 6
2-6 濺痕特性之探討 7
第三章實驗參數量測 10
3-1 實驗器材 10
3-2 黏度量測實驗 10
3-3 表面張力量測實驗 13
3-4 表面粗糙度實驗 15
3-5 濺痕成像實驗 16
第四章實驗觀察 20
4-1 變換落距實驗 20
4-2 液滴濺開歷程實驗(俯視) 22
4-3液滴濺開歷程之側視實驗 25
4-4 變換角度試驗 29
第五章實驗資料影像分析與量化過程 35
5-1 濺痕數判定 35
5-2 橢圓迴歸 36
5-3 濺痕面積計算 37
5-4 撞擊角度非90度時之濺痕面積計算 37
5-5 有效裂痕長度之計算 39
5-6 裂痕長度之統計特性 40
5-7 裂痕長度機率分布計算 40
5-8 顆粒密度之計算 40
5-9 撞擊速度計算 41
5-10 裂痕峰前擴展速度計算 41
5-11 液滴擴展厚度之計算 42
第六章實驗資料分析及討論 44
6-1 泥滴峰前擴展歷程的探討(A配比) 44
6-2撞擊角度對濺痕短長徑的影響(A配比) 46
6-3 撞擊角度對濺痕裂痕數的影響(A配比) 47
6-4 撞擊角度對建濺痕面積的影響(A配比) 47
6-5撞擊速度對液滴濺開時厚度變化的影響(A配比) 49
6-6撞擊速度對濺痕面積的影響(A配比) 50
6-7 撞擊速度對裂痕數之影響(A配比) 50
6-8 撞擊速度對裂痕長度之影響(A配比) 52
6-9撞擊面材料對液滴濺開時厚度變化之影響(A配比) 55
6-10 不同黏度及表面張力液滴對濺開時厚度變化之影響 55
6-11不同撞擊面對濺開門檻之影響(A配比) 56
6-12不同撞擊面對液滴擴展過程之影響(A配比) 56
6-13液滴擴展中上蓋之特性(A配比) 57
第七章結論與建議 61
7-1 結論 61
7-2 建議 61
參考文獻 63
附錄一液滴沉降速度推導 65
附錄二非均勻照明校正程式 73

參考文獻

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指導教授

周憲德(Hsien-Ter Chou)

審核日期

2009-7-27

推文