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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 工程科學及海洋工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78863
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor戴璽恆(Hsi-Heng Tai)
dc.contributor.authorTsung Chenen
dc.contributor.author陳聰zh_TW
dc.date.accessioned2021-07-11T15:24:58Z-
dc.date.available2021-10-09
dc.date.copyright2019-01-11
dc.date.issued2018
dc.date.submitted2019-01-08
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dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/78863-
dc.description.abstract本論文探討異重流於線性層化環境之流動現象。藉由重流體與水槽高度比值 h/H 及層化強度值 R 兩項控制因子,擬進行37組不同初始條件之定界交換水槽試驗。研究中所使用的福祿數(internal Froude number)定義為 Fr=V/NH,在不同控制條件下將有所差異。當 Fr 小於臨界值 1/π,稱之為亞臨界流況,表示異重流傳遞速度相較於流場中內波傳遞速度慢,過程將受到內波顯著的交互作用影響,終而被其超越,發生異重流前端速度震盪之現象;反之,Fr>1/π 則稱之為超臨界流況,表示異重流傳遞速度相較流場中內波傳遞來的快,於異重流受重力驅動之傳遞過程中,預期不會發生被內波超越之現象。根據理論推導及實驗結果顯示,當重流體與線性環境流體間密度層化關係顯著情況下,可將其簡化為均質異重流問題進行探討。經無因次參數分析之結論,於線性層化異重流問題中,給定不同初始條件( ρ_c ,ρ_0 ,ρ_b , h/H ),將可透過回歸關係式求得福祿數,且由福祿數與各個無因次參數之分析結果,能進一步算出下列之實驗物理量:Ⅰ. 異重流於初始等速區段之前端速度 Ⅱ. 初估異重流於初始等速區段所維持之距離與時間關係 Ⅲ. 於亞臨界流況中,初始頭部與第二頭部之頭峰間距 Ⅳ. 當異重流脫離等速區段後,在與內波交互作用下,其頭部前端加速之次數 Ⅴ. 所有線性層化異重流於脫離等速區段當下之初始頭部高度。zh_TW
dc.description.abstractThis thesis examines phenomenon on gravity currents propagating into a linearly stratified ambient fluid within 37 various initial conditions of lock-exchange experiments. The given ratio of the depth of released heavy fluid (h) to total depth (H) and the magnitude of stratification (R) have been found that it will dominate the internal Froude number, Fr=V/NH , when gravity currents in the initial constant phase. For subcritical flow, i.e. Fr is less than the critical value 1/π , it means that the constant initial speed of propagation of heavy gravity currents is less than internal wave. And it resulted in an oscillation of the velocity of its leading edge. On the contrast, for supercritical flow, i.e. Fr>1/π , the phenomenon is opposite. And the velocity decay of the current front is monotonic for the geometries tested here. According to the theoretical derivation and the experimental results, in the limit of large R, the current would resemble one penetrating into a homogeneous ambient fluid to simplify the problem. From the dimensionless analysis results, the Froude number can be calculated from the relevant independent variables, ρ_c,〖 ρ〗_0,〖 ρ〗_(b )and h/H . Moreover, as we get the Fr, it is possible to forecast certain characteristic quantities in this study which listed below, including the constant initial speed of propagation, the initial constant phase distance (X_tr) and time (T_tr), the regime (λ) between the current peak in subcritical flow, the number of speed-up times of current after separating from constant phase, and the initial current height (a) when the velocity begins to decrease for all of lock-release gravity currents in a linearly stratified fluid.en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-07-11T15:24:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-107-R05525020-1.pdf: 8143329 bytes, checksum: 9a67039bf9f1f8a4f6caf6d55613bef4 (MD5)
Previous issue date: 2018
en
dc.description.tableofcontents目錄
國立台灣大學碩士學位論文口試委員會審定書 I
致謝 II
中文摘要 III
ABSTRACT IV
圖目錄 VIII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究動機與目的 3
1.4 異重流 v.s 內波 4
第二章 研究方法 5
2.1 實驗參數定義 5
2.2實驗設備 9
2.2.1 線性層化異重流實驗裝置介紹 9
2.2.2 影像設備 13
2.3 實驗流程與規劃 14
2.3.1 線性層化異重流之實驗流程 14
2.3.2 實驗規劃 17
2.4 影像處理方法 19
2.4.1 線性層化異重流色彩門檻值之界定 19
2.4.2 線性層化異重流之量測方法 20
第三章 實驗結果與分析 21
3.1 定 h/H=1/3 分析 24
3.1.1 高度比 h/H=1/3 之亞臨界流況 25
3.1.2 高度比 h/H=1/3 之超臨界流況 28
3.2 定 h/H=1/2 分析 31
3.2.1 高度比 h/H=1/2 之亞臨界流況 32
3.2.2 高度比 h/H=1/2 之超臨界流況 35
3.3 定 h/H=2/3 分析 38
3.3.1 高度比 h/H=2/3 之亞臨界流況 39
3.3.2 高度比 h/H=2/3 之超臨界流況 42
3.4 定 h/H=1 分析 45
3.4.1 高度比 h/H=1 之亞臨界流況 46
3.4.2 高度比 h/H=1 之超臨界流況 49
第四章 結論 52
(1) 福祿數 v.s 層化強度 52
(2) 指數擬合 v.s 對數擬合 53
(3) 福祿數&大R福祿數 v.s 層化強度 54
(4) 無因次化〖 X〗_(tr )&無因次化〖 T〗_(tr ) v.s 福祿數 55
(5) 無因次化'λ' v.s 福祿數 56
(6) 無因次化 a v.s 福祿數 58
參考文獻 59
附錄1 61
附錄2 63 
圖目錄
圖1-1 均質異重流實驗水槽示意圖。 2
圖1-2 內波震盪原理示意圖。 4
圖2-1 實驗水槽示意圖。 6
圖2-2 實驗配置示意圖。 8
圖2-3 實驗示意圖 9
圖2-4 實驗設備1。 10
圖2-5 實驗設備2。 12
圖2-6 影像設備。 13
圖2-7 實驗流程與實驗流程示意圖。 16
圖2-8 異重流界定示意圖。 20
圖3-1 實驗配置示意圖。 21
圖3-2 實驗編號13瞬時影像。 22
圖3-3 實驗編號32瞬時影像。 23
圖3-4 高度比 h/H=1/3 線性層化異重流實驗組示意。 24
圖3-5 實驗編號1瞬時影像。 26
圖3-6 為實驗編號1之結果圖。 27
圖3-7 實驗編號7瞬時影像。 29
圖3-8 為實驗編號7之結果圖。 30
圖3-9 高度比 h/H=1/2 線性層化異重流實驗組示意。 31
圖3-10 實驗編號10瞬時影像。 33
圖3-11 為實驗編號10之結果圖。 34
圖3-12 實驗編號15瞬時影像。 36
圖3-13 為實驗編號15之結果圖。 37
圖3-14 高度比 h/H=2/3 線性層化異重流實驗組示意。 38
圖3-15 實驗編號20瞬時影像。 40
圖3-16 為實驗編號20之結果圖。 41
圖3-17 實驗編號23瞬時影像。 43
圖3-18 為實驗編號23之結果圖。 44
圖3-19 高度比 h/H=1 線性層化異重流實驗組示意。 45
圖3-20 實驗編號28瞬時影像。 47
圖3-21 為實驗編號28之結果圖。 48
圖3-22 實驗編號32瞬時影像。 50
圖3-23 為實驗編號32之結果圖。 51
圖4-1 線性層化異重流福祿數與層化強度之關係圖。 52
圖4-2 回歸式係數與高度比例之關係圖。 53
圖4-3 福祿數與大R福祿數 v.s 層化強度之關係圖。 54
圖4-4 異重流於等速區段維持距離與時間對福祿數之關係圖。 55
圖4-5 無因次化'λ' 對福祿數之關係圖。 56
圖4-6 無因次參數 α 對福祿數之關係圖&統計比對結果。 57
圖4-7 異重流初始頭部高度對福祿數之關係圖。 58
表目錄
表2-1 實驗初始條件設計。 18
dc.language.isozh-TW
dc.title以實驗觀察異重流於線性層化環境的運動zh_TW
dc.titleExperiments on gravity currents propagating into a linearly stratified fluiden
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear107-1
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee蔡武廷(Wu-Ting Tsai),陳世楠(Shih-Nan Chen)
dc.subject.keyword連續密度梯度,層化異重流,定界交換,內波震盪,等速區段,福祿數,zh_TW
dc.subject.keywordconstant density gradient,stratified gravity currents,lock-exchange,internal wave oscillation,constant phase,internal Froude number,en
dc.relation.page64
dc.identifier.doi10.6342/NTU201803925
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2019-01-09
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept工程科學及海洋工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:工程科學及海洋工程學系

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