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系統識別號 U0002-2601201521583700
中文論文名稱 梯形潰口潰壩時殘留壩體與流量關係之研究
英文論文名稱 Residue dam-Discharge Relationship at Keystone Dam-Break Site
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 103
學期 1
出版年 104
研究生中文姓名 許崇銘
研究生英文姓名 Chung-Ming Hsu
學號 601480337
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2015-01-17
論文頁數 46頁
口試委員 指導教授-許中杰
委員-施國肱
委員-張凱堯
中文關鍵字 潰壩  潰口流量  FLUENT 
英文關鍵字 Dam-break  Discharge  FLUENT 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 本研究應用模型試驗及數值模擬分析潰壩時殘留壩體與流量之關係,試驗之潰壩模型置於底床波降S0=0.01、長14.30m及寬0.755m而渠壁深0.55m之直線渠槽下游端。潰口形狀為梯形。壩體設置可分為三層,第一層為潰口形狀,第二層為一較潰口最大寬度寬之左右對稱雙開門板,第三層為一可向上抽離之隔板,由於抽離之隔板與水體隔開,抽離隔板時可減少隔板對水體所造成之向上的剪應力。並設定殘留壩高0.250m、0.166m、0.125m、0.100m、0.000m以及兩側殘留壩體使潰口寬度為1.0、0.9、0.8、0.7倍渠寬,用以模擬非完全潰壩之現象。
本研究亦應用FLUENT模擬軟體建立非穩態流之模式,並以紊流模式依據三維模型進行潰壩模擬,其模擬條件與實體模型試驗條件相同,並將模擬結果與試驗結果比較分析。
結果顯示殘留壩體會影響流量的大小與延時,另分析發現可以位能轉換動能之方式計算出潰口流量計算公式。
英文摘要 This research applies model tests and numerical simulation to analyze, at dam failure, the relationship between flow rate and the residual dam body. The dam failure test model is located downstream of a linear channel with a bed slope S0 of 0.01, length of 12.00 m and width of 0.775 m. The shape of the breach is trapezoid. The dam consists of three tiers, first of which is in the shape of the breach; the second tier is a horizontally symmetric double-door panels wider than the maximum width of the breach. A removable divider that can be pulled up makes the third tier. Removal of the divider separates it from the water body, which reduces the upward shear stress imposed by the divider on the water body. Simulation of a partial dam failure is done by setting the residual dam height to 0.250, 0.166, 0.125, 0.100, and 0.000 m tall and by modifying the residual dam body to make the breach width equal to 1.0, 0.9, 0.8 and 0.7 times of the channel width.
This research also utilizes FLUENT simulation software with a three-dimensional model to generate a dam failure simulation under non-steady flow and turbulent flow modes. The simulation criteria are the same as those of the physical model tests, and the simulation results are compared and analyzed with the physical test results.
論文目次 目錄
目錄 iii
圖目錄 iv
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 2
第三章 試驗設備與量測方法 3
3.1 因次分析 3
3.2 模型製作及配置 4
3.3 儀器設備介紹 4
3.4 水位量測方法 4
3.5 流量量測方法 5
第四章 理論基礎與數值模擬 6
4.1 FLUENT商業軟體簡介 6
4.2 控制方程式 6
4.3 FLUENT模式選定 7
4.4 FLUENT離散方法 7
4.5 網格劃分、邊界條件及初始條件 8
4.6 FLUENT模擬流程 9
第五章 結果與討論 10
5.1 潰口流量 10
5.2 潰口水位變化 10
5.3 流況的變化 11
5.4 潰口流量係數 11
第六章 結論 13
參考文獻 14
附錄 45

圖目錄
圖 1試驗渠道配置圖 15
圖 2潰口設計圖 16
圖 3自計水位計 17
圖 4資料擷取系統 18
圖 5數值模擬網格 19
圖 6測點最末端水位歷線 20
圖 7潰口流量歷線,潰口寬度(B/B0=0.7) 21
圖 8潰口流量歷線,潰口寬度(B/B0=0.8) 22
圖 9潰口流量歷線,潰口寬度(B/B0=0.9) 23
圖 10潰口流量歷線,潰口寬度(B/B0=1.0) 24
圖 11潰口水位歷線,起始水位(H0 = 0.38m) 25
圖 12潰口水位歷線,起始水位(H0 = 0.41m) 26
圖 13潰口水位歷線,起始水位(H0 = 0.46m 27
圖 14潰口水位歷線,起始水位(H0 = 0.50m) 28
圖 15瞬時水面線,殘留壩高(W=0.000m) 潰口寬度(B/B0=1.0) 初始水位(H0=0.50m) 29
圖 16瞬時水面線,殘留壩高(W=0.000m) 潰口寬度(B/B0=0.7) 初始水位(H0=0.50m) 30
圖 17瞬時水面線,殘留壩高(W=0.250m) 潰口寬度(B/B0=1.0) 初始水位(H0=0.50m) 31
圖 18瞬時水面線,殘留壩高(W=0.250m) 潰口寬度(B/B0=0.7) 初始水位(H0=0.50m) 32
圖 19潰口福祿數-時間(殘留壩高W0 = 0.000m) 33
圖 20潰口福祿數-時間(殘留壩高W0 = 0.100m) 34
圖 21潰口福祿數-時間(殘留壩高W0 = 0.125m) 35
圖 22潰口福祿數-時間(殘留壩高W0 = 0.166m) 36
圖 23潰口福祿數-時間(殘留壩高W0 = 0.250m) 37
圖 24潰口流量係數迴歸曲線 38
圖 25不同潰口之流量係數迴歸曲線 39
圖 26實驗流量與公式計算流量比較圖,殘留壩高(W=0.000) 40
圖 27實驗流量與公式計算流量比較圖,殘留壩高(W=0.100) 41
圖 28實驗流量與公式計算流量比較圖,殘留壩高(W=0.125) 42
圖 29實驗流量與公式計算流量比較圖,殘留壩高(W=0.166) 43
圖 30實驗流量與公式計算流量比較圖,殘留壩高(W=0.250) 44
參考文獻 Chow Ven Te, Open-Channel Hydraulics, McGraw-Hill, New York, (1959)
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許德宙 「潰壩時潰口流量與水位關係之研究」,淡江大學水資源及環境工程研究所,碩士論文,台北(2012)
邱庭嶢 「潰壩時殘留壩體與流量關係之研究」,淡江大學水資源及環境工程研究所,碩士論文,台北(2013)
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