多體力源理論及其應用

Abstract

本論文主要目的為使用力源理論的方法，來探討流場結構與物體受力之間的關係。物體通過均勻流場所受的力一直以來都是大家所相當關注的問題，而在計算、升阻力與力矩時，一般文獻中最常使用的方法都是由壓力來估算物體的受力，但因為是由物體表面的壓力積分而得到物體的受力，因此無法清楚的得知整個流場對物體受力的影響。在本論文中使用了一種診斷性的力源理論Chang(1992)來區別流場中各流體元素對力的貢獻，並成功的將其擴展至可應用在物體具有表面速度的流場、多體流場、三維流場和三維多體流場的受力分解。 此力源理論法引入一輔助勢流與Navier-Stokes方程式作內積，再求其體積分，可求得壓力項對物體所造成的外力，並可引出升、阻力及力矩元素的概念來探討流場個別渦旋對升、阻力及力矩的實際貢獻。這種觀點對於探討非定常流場與物體之間的受力關係非常有幫助，根據這些看法來分析流場型態，除了可更深入瞭解流場性質外，並且可以利用此方法來分析、預測、設計，甚至控制出有利於實際應用的流場。本論文將就幾種常見的流場情況，利用力源理論分解並深入探討受力關係，進而發展有助於提高效能的流場控制方法。