簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 駱武聰
Luo, Wu-Tsung
論文名稱： 震波動力學與實驗探討馬赫反射流場
Shock Dynamics Theoretical and Experimental Study of Mach Reflections
指導教授： 劉中堅
Liu, Jong-Jian
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 工程科學系
Department of Engineering Science
論文出版年： 2002
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 93
中文關鍵詞： 擬似穩態馬赫反射流場 、擬似穩態馬赫反射流場 、震波動力學理論 、參震波理論
外文關鍵詞： shock dynamics, pseudo-steady Mach reflection, 3-shock theory
相關次數： 點閱：68  下載：1 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 本文應用震波動力學 (shock dynamics) 理論，及傳統與修正參震波理論分析文獻中及我們實驗所觀察之擬似穩態馬赫反射現象。實驗部份以紋影光學法觀察內徑 矩形截面震波管中弱馬赫反射流場。論文中應用 Smith (1945) 實驗數據驗證了二維惠森射線理論之震-震關係式 (Whitham shock-shock Relation)。吾人發現，惠森射線理論可以準確地計算馬赫幹馬赫數，對於強馬赫反射之反射震波與參震波點路徑連線的夾角亦可準確計算，但是對於弱馬赫反射現象其結果與實驗數據相距甚遠。對於參震波點路徑角 ，無論是強或弱馬赫反射，惠森射線理論均無法準確地計算。傳統參震波理論可以用來成功地描述強馬赫反射，但亦無法描述弱馬赫反射現象。相對於惠森射線管理論，參震波理論可以預測馬赫反射流場各區域流場性質及各波面間夾角而惠森射線管理論目前只能夠求解參震波點路徑角及反射震波與參震波點路徑連線的夾角。最後各不同之馬赫反射理論與實驗數據間的比較發現修正參震波理論能夠適當地描述弱擬似穩態馬赫反射現象。

    none

    摘要 Ⅱ 目錄 Ⅲ 圖表目錄 Ⅴ 符號說明 Ⅸ 第一章 緒論 1 第二章 震波動力學理論介紹 6 2-1 CCW 理論 6 2-2 二維惠森射線管理論 (WHITHAM RAY SHOCK THEORY) 12 2-3 惠森射線管理論所推導之馬赫反射流場震-震關係式 (SHOCK-SHOCK RELATION) 17 2-4 擬似穩態馬赫反射流場參震波理論 19 第三章 震波動力學理論之應用及實驗結果比較 22 3-1 應用惠森射線管理論於震波膨脹 (SHOCK-EXPANSION) 與震波壓縮 (SHOCK-COMPRESSION) 現象 23 3-2 應用惠森射線管理論震-震關係式於擬似穩態馬赫反射流場 30 3-3 惠森射線管理論震-震關係式與參震波理論及實驗比較 ......38 第四章 矩形截面震波管流場實驗分析 40 4-1矩形截面震波管簡介 40 4-2震波管馬赫反射流場觀測方法 42 4-3 實驗結果討論 46 4-3-1 弱馬赫反射實驗觀測結果與討論 47 4-3-2 弱馬赫反射入射震波下游流場之聲波結構分析 48 結論 51 參考文獻 53 附圖 55 誌謝與簡歷 83 附錄一 觸發電路介紹 84 附錄二 震波管正常震波校驗工作 85 附錄三 有關PCB壓力感測器問題 87 附錄四 有關示波器操作問題 88 附錄五 矩形截面震波管單膜與雙膜片操作程序 90 圖 2-1 震波沿一維微小截面積流管傳播圖…………………………………… 55 圖 2-2 震波經過面積變化之一維流管及後方流場特徵曲 X-T 平面示意圖……55 圖 2-3 米爾頓修正CCW關係式之推導示意圖……………………………………56 圖 2-4 二維射線理論之彎曲震波與射線位置示意圖…………………………56 圖 2-5 二維射線理論曲線 ( - ) 座標示意圖…………………………………57 圖 2-6 曲線座標與直角座標轉換示意圖…………………………………………57 圖 2-7 平面震波碰撞斜平面所產生震-震現象路徑示意圖………………58 圖 2-8 二維射線管理論應用於擬似穩態斜震波反射流場示意圖……………58 圖 2-9 擬似穩態馬赫反射流場示意圖…………………………………………59 圖 2-10 馬赫反射參震波點附近流場示意圖…………………………………59 圖 3-1 震波通過曲面所產生之單方向圓柱形擾動波示圖………………………60 圖 3-2 震波通過凹牆從震波壓縮現象到形成震-震現象示意圖 ………………60 圖 3-3 震波通過截面積變化之流管於震波本身及其後方所存在之兩方向擾動波示意圖…………………………………………………………61 圖3-4 震波經過曲面因擾動現象而產生於其上之簡單波(SIMPLE WAVE)示意圖61 圖3-5 第一擾動點和最後擾動點位置圖 …………………………………62 圖 3-6 一平面震波通過 90 凸角產生震波繞射現象經過無因次化後震波形狀示意圖 ……………………………………………………………62 圖 3-7 一平面震波通過 90 凸角產生震波繞射現象震波形狀實驗圖 (YANG，1991) ……………………………………………………63 圖 3-8 一平面震波通過 90 凸角產生震波繞射現象應用惠森射線管理論所預測之震波形狀圖 …………………………………………………63 圖3-9 WHITHAM 理論和SMITH (1945) 擬似穩態馬赫反射實驗 的比較…64 圖3-10 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較64 圖3-11 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較64 圖3-12 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較65 圖3-13 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較65 圖3-14 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較65 圖3-15 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的65 圖3-16 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較65 圖3-17 WHITHAM 理論和 SMITH 擬似穩態馬赫反射實驗的比較65 圖3-18 WHITHAM 理論和SMITH擬似穩態馬赫反射實驗的比較66 圖3-19 WHITHAM 理論 TAKAYAMA 擬似穩態馬赫反射實驗的比較66 圖3-20 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較……………………66 圖3-21 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………67 圖3-22 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較……………67 圖3-23 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………67 圖3-24 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………67 圖3-25 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………68 圖3-26 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………68 圖3-27 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………68 圖3-28 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較……………68 圖3-29 WHITHAM 理論和 SMITH 實驗數據 的比較……………69 圖 3-30 參震波理論和 SMITH 實驗數據 的比較………………………69 圖 3-31 =1.4 入射震波馬赫數 ( ) 和 參震波路徑角 關係圖…70 圖4-1 矩形截面震波管圖實體圖 …………………………………71 圖 4-2 矩形截面震波管內徑、觸發電路與光路實體圖…………………………71 圖4-3 、 參震波、局部參震波，反射壓縮波極圖 ………73 表4-1 、 實驗量測值、惠森理論、參震波及反射壓縮波理論比較表 …………………………………………………73 圖4-4 、 擬似穩態馬赫反射流場紋影光學照片 …………74 圖4-5 、 參震波、局部參震波，反射壓縮波極圖 ………76 表4-2 、 實驗量測值、惠森理論、參震波及反射壓縮波理論預測值 …………………………………………………76 圖4-6 、 擬似穩態馬赫反射流場紋影光學照片 …………77 圖 4-7 、 擬似穩態弱馬赫反射流場紋影光學照片暨入射震波 下游流場聲波結構 ……………………………………78 圖4-8 、 擬似穩態弱馬赫反射流場紋影光學照片暨入射震波下游流場聲波結構圖 …………………………………………………79 附圖 1 紋影光學法光路圖 …………………………………80 附圖 2-A 紋影光學光路焦距示意圖 …………………………………80 附圖 2-B 狹縫刀片位置示意圖 …………………………………80 附圖 3 延遲觸發電路示意圖及觸發原理介紹 ………………………………81 附圖 4 P4/P1=6.0，震波上下游流場壓力分布圖 ……………………………82 附表 1 理論正常震波壓力比與實驗量測比較 ………………………………82

    1. Smith, L.G.，(1945)，Photographic investigation of the reflection
    of plane schock in air. OSRD Rep. 6721. Off. Sci. Res. Dec, Washington,DC.
    2. G. B. Whitham，A new approach to problems of shock dynamics，
    Part 1，Two dimensional problems.J.Fluid Mech.，2 (1957)，146-171
    3. Liepmann, H. W. & Roshko, A. (1957) “Elements of Gasdynamics.”
    Wiley.
    4. G. B. Whitham A note on shock dynamics relative to a mving
    frame，(1968)，J.Fluid Mexh.，31，449-453.
    5. R. F. Chister，(1965) “A note on Whitham’s rule” J. Fluid Mech.
    22，95-102.
    6. G. B. Whitham，(1973) “Linear and nonlinear waves”.，Wieley-
    Interscience，New-York.
    7. Milton，B. E. (1975) “Mach reflection using ray shock theory”，
    A.I.A.A. Fluid J. 13, 1531-1535.
    8. Hornung hg (1986) “Regular and Mach reflection of shock wave”.Ann.
    Rev. Fluid Mech. 18:33-58
    9. Henderson, L. F. & Sigenthaler, A. (1980) Experiments on the
    diffraction of weak blast waves: the von Neumann paradox. Proc. T. Soc. Lond. A 369, 537-555.
    10. Liu J.J. (1996) “Sound wave structures downstream of pseudo-steady
    weak and strong Mach reflections.” J. Fluid Mech. vol. 324, pp. 309-332.
    11. Liu J.J. (1997) “Analytical predictions of pseudo-steady Great
    Keppel Island, Australia, pp. 831-835.
    12. Zhauyuan Han and Xiezhen Yin，(1992)，shock Dynamics.
    13. Ame’s Research Staff 1953 Equations，tables and charts for
    compressible flow. Nat. Adv. Comm. Aeron.，Wash. Rep. No. 1135.
    14. H. Li，G. Ben-Dor，Z. Y. Han (1994)，Modification of Whitham’s
    ray shock theory for analyzing the reflection of weak shock waves over small wedge angles，4：41-45.
    15. Akihiro Sasoh ＆ Kazuyoshi Takayama，(1994)，Character-ization
    of disturbance propagating in weak shock-wave reflection，J. Fluid Mech.，vol. 277，pp. 331-345.
    16. G. S. Settle，(2001)，Schlieren and Shadowgraph techniques.
    17. Liu, J.J. (2001), “A one-dimensional stream-tube interpretation of
    Liu's revised three-shock theory for pseudo-steady Mach reflections,” The 23rd International Symposium on Shock Waves, Fort Worth, Texas, USA.
    18. 陳強，「震波管流動理論和實驗技術」，中國科技大學，(1991)
    19. 黃基鴻，「馬赫反射流場初步實驗與理論探討」，國立成功大
    學工程科學系碩士論文，台南（2000）。
    20. 陳囿在，「馬赫反射流場之參震波理論與實驗分析」，國立成功大
    學工程科學系碩士論文，台南（2000）。

    下載圖示 校內：立即公開
    校外：2002-07-11公開
    QR CODE