Abstract
本文為應用質點影像測速技術量測於加裝人工支架(Stent)後不同母管曲率之側向動脈瘤瘤內流場與鍋爐內部渦漩流場，其中在側向動脈瘤瘤內流場的研究上，主要是探討人工支架的阻礙係數與形狀對不同母管曲率之側向動脈瘤瘤內流場的影響，所進行的阻礙係數參數變化共有30%、50%以及75%三種，而形狀參數變化則有螺旋狀與網狀兩種，且模擬人體實際脈動流況所對應的沃門斯里數（Womersley Number）為3.9，平均雷諾數為600（其中波峰與波谷相位雷諾數分別為850與300），並針對母管曲率為∞與2.5之側向動脈瘤模型來進行討論，其實驗量測結果可得到的物理量分別有瞬間速度場、瘤內活動力、渦度場、環流量以及壁面剪應力等，且從分析結果可明顯看出加裝人工支架後瘤內流體之活動力、渦流強度、壁面剪應力等均會明顯減小，故有利於瘤內栓塞形成以達到治療效果，但其阻礙係數與形狀對於不同母管曲率之動脈瘤瘤內栓塞治療效果則會有所差異，即母管為直管時，以Cα=30%為最佳，且螺旋狀會較優於網狀；但當母管為彎管時，則以Cα=75%為最佳，且網狀會較優於螺旋狀；這些結果將有助於人體腦部側向動脈瘤於加裝人工支架後血流動力特性的瞭解，並且可供臨床上參考。 此外，由於動脈瘤瘤內流場量測部分所使用的PTV(Particle Tracking Velocimetry)技術因受到影像系統硬體之限制，而僅適用於速度範圍較低的流場量測（V＜1m/sec），故如何將此量測技術之速度範圍提高則為本文的另一個重要主題，即完成本實驗室首套雙色彩質點影像測速儀（Two-Color Particle Image Velocimetry(PIV)）之建立與其驗證，並進而應用所建立的PIV技術來進行鍋爐內部渦漩流場的研究，其中所模擬的鍋爐種類為前牆式鍋爐(Front-Wall-Fired Boiler)，而渦漩燃燒器為同心圓管且具擴散器之型式，其擴散半角(α)為25°、擴散器長度與喉部直徑比(L/Dt)為1、以及擴散比(Db/Dt)為2，且根據速度恆定的相似性分析方法得知中央噴流(模擬燃料)與環狀噴流(模擬空氣)之速度比為1:2.5，其對應的雷諾數分別為1.6×104與2.1×104，而所探討的渦漩數參數變化共有0、0.5、1.0以及1.5四個，由實驗量測結果得到之物理量包括平均速度、紊流強度、雷諾剪應力、紊流動能、瞬時速度場等，且從研究結果分析可知渦漩數越高越有助於產生較大迴流區，但當渦漩數過高時，其PVC(Precessing Vortex Core)所產生徑向-軸向渦流逸散的不穩定現象將導致燃燒震盪以及噪音與其他污染物排放的增加，故可知在本研究中渦漩數1.5為不適當之設計值，此外，綜合PIV平均與瞬時流場結果發現，渦漩數為0.5時具有較佳的混合效果，而且若是再加上鍋爐營運成本與真實燃燒效應的考慮下，則更能進一步推論本研究所模擬的汽電共生鍋爐燃燒器之較佳的渦漩數設計應為0.5附近，此一範圍的建議值正好與業界最後所採用S=0.7之設計相吻合。因此，本研究之實驗量測結果將有助於鍋爐製造業者對於相關問題的瞭解與改善，且根據這些流場資訊亦可作為分段燃燒(Staged combustion)與再燃燒技術(Reburn)設計時之參考。