剛性翼以正弦函數為週期來模擬尾鰭運動之流場分析

Abstract

本論文研究目的是為探討以機翼模型為魚尾模型在水中游行時，在尾端所產生的渦漩效應及流場現象，並配合量測渦漩中每一個顆粒受力情形來比對外流場力源理論分析；因此在設備上包含了三軸控制系統、16cm翼弦、8cm翼弦以及攝影設備；在三軸控制系統上的需求，包含了以下設備：馬達、控制器、軸控卡以及控制軟體Labview，然後在翼弦方面，乃是採用NACA0012，其最大厚度分別為2公分及1公分；在攝影設備方面，是採用NIKON相繼作為定性取像的設備；另外在定量上，是藉由CCD高速攝影機每秒擷取30張穎像來作為速度場和渦度場的定量；至於定量上是採用PIV方法，所謂PIV乃是粒子追蹤測速法，該方法其實就只是用來處理在影像中，兩顆不同的粒子在瞬時間的位移，在後再藉由位移圖及兩張圖間的拍攝時間，來計算速度場及渦度場；另外在本實驗中，主要是坦討翼弦在三軸控制下所產生的渦漩效應，因此在實驗設計如下所述： 1. 8cm翼弦且振幅4cm在週期5秒、10秒及20秒下的速度場及渦度場 2. 16cm翼弦且振幅4cm在週期5秒、10秒及20秒下的速度場及渦度場 最後探討各個渦漩在單位週期中的渦度時序變化圖以及在翼體後方尾流區中的渦漩交互作用及推進力渦漩現象；末了，再將流場實驗現象與外流場力源理論計算結果作比對。