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雷射都卜勒測速儀應用於背向階梯式流場之動態分析
Thesis

雷射都卜勒測速儀應用於背向階梯式流場之動態分析

曾國益
Masters, National Tsing Hua University
1988

Abstract

固態燃料火箭推進器雷射都卜勒測器儀紊流應力流場燃燒
固態燃料衝壓火箭推進器(Solid Fuel Ramjet, SFRJ )因其本體構造簡單、操作方便、質量輕、造價經濟、且安全性高,是極具發展價值的推進系統。SFRJ的適用與否主要決定於駐焰效果乃燃燒效率,而這些性能則直接受到駐焰器後方流場的影響方關於這部份流場的量測重點主要集中在三部份:複接觸長度、速度分佈、及剪流層尾流區之振盪情形,有許多的專家學者皆曾投入在這方面的研究。然由於前人對於此類流場之研究大多偏向於較低之自由流速(小於40m/s ),此與SFRJ之實際入口流速(約0.2?0.3Mach)相差甚遠,為能得到一較佳之模擬及能與前人之結果作一比較,本文所選用之自由流速範圍最低為21m/s ,最高為97m/s 。本文藉由雷射都卜勒測速儀、及壓力量測系統來探討等溫流場中SFRJ之流體動態特性,以期做為日後研究熱流場及燃燒現象的基礎。實驗探討的重點擺在複接觸長度的量測、流場中平均速度、紊流強度、雷諾剪應力、及壁面靜壓之分佈情形;並分析他們受自由流速及階梯高度等參數的影響,以做為日後設計SFRJ之參考。經由實驗之結果發現,複接觸長度會隨自由流速之增加而縮短,而隨階梯高度之增加而增加,然而當自由流速大於78m/s 時,複接觸長度便趨於一定值(約6.2H),而不在受自由流速之影響。而剪流層內之紊流強度及雷諾剪應力則會隨自由流速之增加而先增後減(以41m/s 為界),並隨階梯高度的增加而增加。流場中之最大紊流強度及雷諾剪應力則均發生於(X-Xr)╱Xr=-0.2附近。另外,較大的階梯高度及流速都將造成較大之壓損,而複接觸點附近之壓力梯度則會隨階梯高度之增加而增加,然卻不受流速之影響。

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