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系統識別號 U0002-2703201414301300
中文論文名稱 合成噴流致動器共振腔與噴流口徑組合之性能分析
英文論文名稱 Performance Analysis of a Synthetic Jet Actuator with Different Cavity Thickness and Export Area
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Aerospace Engineering
學年度 102
學期 1
出版年 103
研究生中文姓名 徐士軒
研究生英文姓名 Shih-Hsuan Hsu
學號 600430465
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2014-01-14
論文頁數 76頁
口試委員 指導教授-湯敬民
委員-陳增源
委員-葉泳蘭
中文關鍵字 煙流觀測  合成噴流  壓電致動器  熱線測速儀 
英文關鍵字 smoke flow method  synthetic jet flow  piezoelectric actuators  hot wire anemometry 
學科別分類 學科別應用科學航空太空
中文摘要 本研究以壓電晶片製作之合成噴流致動器進行流場激擾,其中合成噴流致動器是經由函數產生器的方波訊號與多種電壓組合來驅動。受激擾之流場是以熱線測速儀與煙流法分別進行量測及觀測,以瞭解合成噴流致動器的表現。致動器的操作參數則包括腔體厚度、出口口徑、操作頻率及電壓等。
實驗結果顯示,共振腔腔體越薄會有越大的出口速度,越小的出口口徑會有越高的出口速度,並得知受激擾的流場會依致動器操作的頻率而擾動。本研究將有助於瞭解致動器的參數設計對流場的影響。
英文摘要 This research is to investigate the effect of piezoelectric synthetic jets upon the flow field. The piezoelectric synthetic jet actuators was activated via signals with various combination of frequency and voltage. The flow velocity was measured by hot wire anemometer. The flow visualization system based on the smoke flow method was also employed to understand the performance of piezoelectric synthetic jet actuators. Parameters involved in the operation of the actuators include the thickness of the actuators, orifice diameter, and the voltage and frequency of the input signals.
Results showed that the velocity at the orifice was higher while reducing the thickness of the actuators as well as the orifice diameters. Also, the perturbations of the flow field was synchronized with the operation frequency of the synthetic jet actuators.
論文目次 表目錄 II
圖目錄 III
第1章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
第2章 研究設備與方法 8
2.1 研究設備 8
2.1.1 低速冷流風洞 8
2.1.2 合成噴流致動器 8
2.1.2.1 合成噴流致動器原理 8
2.1.2.2 合成噴流致動器形狀參數 9
2.1.3 熱線測速儀 10
2.1.3.1 熱線感測器原理 10
2.1.3.2 熱線測速儀與數據截取系統 12
2.1.4 高壓煙流觀測系統 12
2.1.5 皮托管與壓差計 12
2.2 研究方法與設定參數 13
2.2.1 致動器之測試方法 13
2.2.1.1 流場觀測 14
2.2.1.2 熱線量測校正與配置 14
2.2.2 熱線測速儀與致動器之架設 16
2.2.3 速度分析 16
2.2.4 頻譜分析 17
第3章 結果與討論 18
3.1 致動器與操作電壓之關係 18
3.2 致動器厚度改變之關係 19
3.3 致動器口徑改變之關係 21
3.4 致動器能量頻譜與頻率之關係 22
3.5 致動器速度分析比較 23
3.6 小結 24
第4章 結論 25
第5章 未來展望與建議 26
第6章 參考文獻 29
附錄A、誤差分析 61
合成噴流致動器共振腔與噴流口徑組合之性能分析 67

表目錄
Table.I 實驗參數表 32
Table.II符號與實驗基本物理量 32
表3-1各致動器之腔體共振頻率5

圖目錄
圖2-1為實驗流程以及實驗設備系統示意圖 33
圖2-2 合成噴流致動器作動示意圖 34
圖2-3 合成噴流致動器流場示意圖[3] 34
圖2-4 在相同雷諾數下兩種噴流的比較[6] 35
圖2-5致動器設計尺寸 35
圖2-8熱線(Single Hot-wire)結構與量測示意圖 36
圖2-9熱線測速儀之電路示意圖 37
圖2-10葉泳蘭博士所提出的高壓集煙箱之初步設計 37
圖2-11煙箱之構型 38
圖2-12壓煙流設備建置 38
圖2-13煙流調整前 39
圖2-14煙流調整後 39
圖2-16熱線一之校正四次方曲線 40
圖2-19熱線量測致動器之出口風速 41
圖2-20流場速度的型態與表示 42
圖3-1 厚度3mm致動器在300Hz,30V、60V、95V.下的作動 42
圖3-2 厚度5mm致動器在300Hz,30V、60V、95V.下的作動 42
圖3-3 厚度7mm致動器在300Hz,30V、60V、95V.下的作動 42
圖3-4厚度7mm口徑3mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 43
圖3-5厚度7mm口徑2.5mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 43
圖3-6厚度7mm口徑2mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 44
圖3-7厚度7mm口徑1.5mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 44
圖3-8厚度7mm口徑1mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 45
圖3-9厚度5mm口徑1.5mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 45
圖3-10厚度5mm口徑1mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 46
圖3-11厚度3mm口徑1.5mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 46
圖3-12厚度3mm口徑1mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 47
圖3-13厚度3 mm致動器在30 V、100~1000 Hz下的煙流激擾影像 48
圖3-14厚度5 mm致動器在30 V、100~1000 Hz下的煙流激擾影像 48
圖3-15厚度7 mm致動器在30 V、100~1000 Hz下的煙流激擾影像 48
圖3-16厚度7、5、3mm口徑1mm致動器在,30、60、95V下之速度圖 49
圖3-18厚度7 mm、出口3 mm之致動器在60 V、100~100 0Hz下的煙流激擾影像 49
圖3-19厚度7 mm不同口徑下在100~1000Hz的速度圖 50
圖3-20厚度為7mm之致動器在不同口徑下600Hz時Row Data之比較由上至下為口徑3mm,2.5mm,2mm,1.5mm,1mm 51
圖3-21厚度7mm,口徑3mm之致動器在700Hz時的頻譜圖 52
圖3-22厚度7mm,口徑2.5mm之致動器在600Hz時的頻譜圖 52
圖3-23厚度7mm,口徑2mm之致動器在600Hz時的頻譜圖 53
圖3-24厚度7mm,口徑1.5mm之致動器在400Hz時的頻譜圖 53
圖3-25厚度7mm,口徑1mm之致動器在200Hz時的頻譜圖 53
圖3-26厚度5mm,口徑1.5mm之致動器在500Hz時的頻譜圖 54
圖3-27厚度5mm,口徑1mm之致動器在300Hz時的頻譜圖 54
圖3-28厚度3mm,口徑1.5mm之致動器在500Hz時的頻譜圖 54
圖3-29厚度3mm,口徑1mm之致動器在600Hz時的頻譜圖 55
圖3-30厚度7mm,口徑2mm之致動器在200Hz時的頻譜圖 55
圖3-31厚度7mm,口徑1.5mm之致動器在200Hz時的頻譜圖 55
圖3-32厚度5mm,口徑1mm之致動器在200Hz時的頻譜圖 56
圖3-33厚度7mm、口徑3mm、95V之致動器各項速度圖 56
圖3-34厚度7mm、口徑2.5mm、95V之致動器各項速度圖 57
圖3-35厚度7mm、口徑2mm、95V之致動器各項速度圖 57
圖3-36厚度7mm、口徑1.5mm、95V之致動器各項速度圖 58
圖3-37厚度7mm、口徑1mm、95V之致動器各項速度圖 58
圖3-38厚度5mm、口徑1.5mm、95V之致動器各項速度圖 59
圖3-39厚度5mm、口徑1mm、95V之致動器各項速度圖 59
圖3-40厚度3mm、口徑1.5mm、95V之致動器各項速度圖 60
圖3-41厚度3mm、口徑1mm、95V之致動器各項速度圖 60

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