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。

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.

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

[1] Frederick H. Abernathy "Film Notes for Fundamentals Of Doundary Layers," Education Development Center,Inc,1970.
[2] 彭孟德，“壓電薄膜在流場分離控制上之應用與探討”，國立雲林科技大學，碩士論文，民國91年。
[3] D.C.McCormik "Boundary Layer Separation Control With Directed Synthetic Jets" AIAA 2000-0519.
[4] Duane C.McCormik,Steven A.Lozyniak, Douglas G.MacMartin, and Peter F.Lober"Compact, High-Power Boundary Layer Separation Control Actuation Development" 2001 ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting,2001.
[5] Barton L.Smith and Gregory W.Swift"Synthetic Jets at Large Reynolds Number and Comparison to Continuous Jets"AIAA 2001-3030.
[6]	Barton L.Smith and Gregory W.Swift"Synthetic Jets at Large Reynolds Number and Comparison to Continuous Jets"AIAA 2001-3030.
[7]	John E. Cater and Julio Soria,"The evolution of round ze-ro-net-mass-flux jets"DOI:10.1017/S0022112002002264 Printed in the United Kingdom.
[8] 葉泳蘭, Panlop Maruthapongsatron,Pakpoom Orphin,蕭飛賓，“以壓電晶片為主之合成噴流原件製作與測試” NSC 98-2221-E-006-134-MY3。
[9]	Ryan Holman,Yogen Utturkar,Rajat Mittal,Barton L.Smith and Louis Cattafesta"Formation Criterion for Synthetic Jets"AIAA Journal,vol.43,10,2005.
[10]	Michael O.Muller,Luis P.Bernal,Paul K.Miska,Peter D.Washabaugh and Tsung-Kuan Allen Chou,Babak Amir Parviz,Chunbo Zhang and Khalil Najafi"Flow Structure and Performance of Axisymmetric Synthetic Jets"AIAA 2001-1008.
[11]	Poorna Mane,Karla Mossi and Robert Bryant"Synthetic Jets with Piezoelectric Diaphragms"Proceedings of SPIE vol.5761,2005.
[12]	Guang Hong, C. Lee, Q.P. Ha, A.N.F. Mack, S.G. Mallinson"EFFECTIVENESS OF SYNTHETIC JET ENHANCED BY INSTABILITY OF TOLLMIEN-SCHLICHTING WAVES" AIAA 2002-2832.
[13]	楊安石，陳彥深，呂張維，劉錦隆、林敬博，“微型壓電合成噴流致動器設計與其應用於主動式器流控制研析”NSC 97-2221-E-027-023-MY2。
[14] AM. Polsenberg-Thomas, Joel Burdick and Kamran Mohseni,'An Experimental Study of Voice-Coil Driven Synthetic Jet Propulsion for Underwater Vehicles", OCEANS,2005. Proceeding of MTS/IEEE, vol. 1 pp923-927.
[15]	Mehmet Arik, Rajdeep Sharma, Jason Lustbader and Xin He,"Comparison of Synthetic and Steady Air Jets for Impingement Heat Transfer Over Vertical Surfaces",  2012 13th IEEE Intersociety Conference ,pp1354-1363. 
[16]	B.D. Ritchie, D.R. Mujumdar and J.M. Seitzman,"Mixing in Coaxial Jets Using Synthetic Jet Actuators", AIAA 2000-0404.
[17] B.L. Smith and A.Glezer,"Jet vectoring using synyhetic jet" , J. Fluid Mech. (2002), vol. 485, pp1-34.
[18]	Chester Lee, Guang Hong, Q.P. Ha, S.G. Mallinson, "A piezoelectrically actuated micro synthetic jet for active flow con-trol", Sensors and Actuators A 108(2003), pp168-174.
[19] 葉泳蘭，尤鴻鳴，“高壓煙流觀測法建置與測試”，2013 AASRC Conference ，NSC 101-2218-E-157-001。