本文是以實驗的方法，將金屬弦線放置在剪切流場中，來探討細小直徑之弦線在流場中的振動範圍及流場誘發弦線振動之過程與型態，還有弦線之振動對下游流場的影響。本實驗是以熱線測速儀做流場量測，並以磁場感應的方法，來量測弦線之振動軌跡。由實驗結果得知只有在剪切流場中，可以輕易地誘發弦線振動，由於剪切層中央位置之速度擾動值最大，所以弦線最容易發生振動之位置，在於靠近噴流出口之剪切層中央位置，而弦線在整個剪切流場中的可振動範圍，有越來越遠離勢流區之趨勢；其弦線振動成長達平衡時，在愈靠近噴流出口之剪切層中央位置所需的時間愈少；而同一位置上的弦線振動，當噴流速度增大時，弦線振動會有較複雜之型態產生，因而使達振動平衡時間延後；而弦線振動對下游流場之干擾，其影響流場之速度分佈及紊流強度的變化並不明顯。

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目 錄
摘要----------------------------------------------i
目錄----------------------------------------------ii
圖目錄--------------------------------------------iv
符號說明------------------------------------------vi
一、前言------------------------------------------1
1-1文獻回顧------------------------------------1
1-1.1渦流結構之形成----------------------------1
1-1.2流體引致振動的產生------------------------3
1-2研究動機與目的------------------------------4
二、實驗設備、儀器與方法---------------------------5
2-1實驗設備------------------------------------5
2-2實驗儀器------------------------------------6
2-2.1振動量測----------------------------------6
2-2.2 流場訊號擷取部分--------------------------7
2-3實驗方法------------------------------------8
2-4實驗不準度----------------------------------9
三、結果與討論------------------------------------10
3-1細小圓柱體在剪切流場振動的分佈情形------------10
3-2 弦線振動與時間的關係--------------------------13
3-3 弦線振動之臨界速度與振幅之關係----------------15
3-4 弦線振動對噴流場之影響------------------------18
四、結論與建議---------------------------------------20
4-1 結論------------------------------------------20
4-2 建議------------------------------------------21
參考文獻---------------------------------------------22
附錄A
附錄B
附錄C
附錄D

圖目錄

圖一、二維噴流場設備
圖二、細小圓柱體架設圖
圖三、振動量測設備
圖四、噴流出口狀態圖
圖五、細小圓柱體在噴流場發生振動之位置及所相對應之
噴流速度圖
圖六、細小圓柱體於噴流速度Uj=2.65 m/s 之振動範圍及
振動軌跡
圖七、細小圓柱體於噴流速度Uj=4.15 m/s 之振動範圍及
振動軌跡
圖八、細小圓柱體於噴流速度Uj=5.55 m/s 之振動範圍及
振動軌跡
圖九、細小圓柱體在不同剪切流場位置下之振動成長圖
圖十、細小圓柱體在 X＝30 mm, Y＝7.5 mm以三種
不同速度之振動成長圖，Ax
圖十一、細小圓柱體在X＝30 mm, Y＝7.5 mm以三種
不同速度之振動成長圖，Ay
圖十二、細小圓柱體在噴流出口速度Uj=5.89 m/s 下振動
成長圖
圖十三、(a) 細小圓柱體置於噴流場不同位置下，比較其
振動振幅與噴流速度之關係
圖十三、(b) 細小圓柱體置於噴流場不同位置下，比較其
振動振幅與噴流速度之關係
圖十三、(c)弦線最易發生振動及產生最大振動之區域
圖十四、細小圓柱體在X=30 mm, Y=7.5 mm 振動遲滯現象
圖十五、細小圓柱體在X＝30 mm，Y＝7.5 mm之振動軌跡
圖十六、觀測實際之弦線振動軌跡圖，弦線在X＝30 mm，
Y＝7.5 mm
圖十七、(a)噴流場在 X=52.5 mm 的高度之各速度場分佈圖
(b)增加弦線在X=22.5 mm高度振盪，並量測噴流
場在 X=52.5 mm 的高度之各速度場分佈圖
圖十八、(a)噴流場在X=52.5 mm高度之各速度場的紊流強度
(b)增加弦線在X=22.5 mm高度振盪，並量測噴流
場在 X=52.5 mm 的高度之各速度場的紊流強度
圖十九、(a)在X=52.5 mm 之高度的噴流場速度頻譜圖
(b)有弦線擾動下的噴流場速度頻譜圖, Hot-wire
在X=52.5 mm的高度
(c)弦線在 X=22.5 mm, Y=8.5 mm之Ax振動頻譜圖

Blevins,R.D.1990,Flow-Induced Vibration,2nd ed.,Van Nostrand
Reinhold , New York

B. H. Lakshmana Gowda 1975 Deutsche Luft und Raumfahrt, Forschungsbereicht 75-01, West Germany. Some measurements on the phenomenon of vortex shedding and induced vibrations of circular cylinders.

Brown, G.L., and Roshko 1975 J.F.M., vol.64, pp.775-816. On density effects and large structure in turbulent mixing layer

Crow, S.C., and Champagne, F.H. 1971 J.F.M., vol.48, pp547-591. Orderly structure in jet turbulence.

Drazin, P.D., and Reid, W.H. 1981 Cambridge university press. Hydrodynamic stability.

E. Berger and R. Wille 1972 Annual Review of fluid Mechanics 4,313-340. Periodic flow phenomena.

G. M. Griffin and S. E. Ramberg 1974 Journal of fluid Mechanics 66,555-576. The vortex street wakes of vibrating cylinders.

G. V. Langenhove and J. Berlamont 1978 3rd Colloquium on Industrial Aerodynamics, Aachen, West Germany 2, pp.151-161. Fluid dynamic interference on the oscillatory movements of pairs of cylinders.

Huere, P., and Monkewitz, P. A., 1985 J.F.M., vol.159 pp.151-168 Absolule and convective instabilities in free shear layers

H. J. Kim and P. A. Durbin, 1988 J. Fluid Mech. vol.196 pp.431-448. Investigation of the flow between a pair of circular cylinders in the flopping regime.

J. A. Jendraejczyk, S. S. Chen and M. W. Wambsganss 1979 Journal of Sound and Vibration 67, pp.263-273. Dynamic response of a pair of circular tubes subjected to liquid cross flow.

Liang Chi Shen, Jin Au Kong, 1995, Applied electromagnetism,3rd ed, Boston; PWS Pub. Co.
M. M. Zdravkovich 1977 ASME,J. Fluids Eng. Vol.99, pp.618-633. Review of flow interference between two circulat cylinders in various arrangements.

M. Kiya, M. Arie, H. Tamura and H. Mori, 1980 ASME,J. Fluids Eng. Vol.102, pp.166-173. Vortex shedding from two circularcylinders in staggered arrangement.

Martin A. Plonus 1978, Applied electromagnetics, New York; Mc Graw Hill

R. D. Rail and H. D. J. Megitt 1977 Civil Engineering Laboratory, Naval Construction Battalion Center, U.S.A Flow induced vibrations of three-dimensional bluff bodies in a cross flow- an annotated bibliography.

T. N. Krishnaswamy, G. N. V. Rao,S. Durvasulu and K. R. Reddy 1975 Proceedings of the 4th international Conference on Wind Effects on Builidings and Structures, Heathrow pp.151-156. Model observations of interference effects on oscillatory response of two identical stacks.

Townsend, A.A., 1956 Cambridge Univ. Pr. The structure of turbulent shear flow

Winant, C.D., and Browand, F.K., 1974 J.F.M., vol.63, pp.237-255. Vortex paring, the mechanism of turbulent mixing layer growth at moderate Reynolds number

Y.Ikegami, K. Fujita, M. Ohashi, 1993 Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics vol49, pp207-216. Nozzle Jet Flow-Induced Vibration of Single Circular Cylinders and Twin Circular Cylinders.

游哲銘, “細圓柱線在噴流場中誘發振動之探討”, 國立中山大學機械工程研究所碩士論文, 2000

小堀与一, “實用振動計算法”, 殷實, 1985