熱流實驗室簡介

1. 海軍官校 船舶機械系 熱流實驗室簡介

2. 設立目標 海軍氅翔於浩瀚汪洋，因此對於海軍，唯有 徹底的瞭解海，才能在平時與海和平共存， 戰時靠海助一臂之力。 本實驗室設立基於定性為主、定量為輔精神，並預期可達到下列成效： (1)協助學生瞭解流體之靜力特性 (2)協助學生瞭解流體之運動特性 (3)協助學生瞭解流體之動力特性

3. 壓力中心實驗裝置 流體靜力實驗 壓力量測實驗裝置 壓力校正實驗裝置 雷諾管流實驗裝置 旋轉雷諾數實驗裝置 流體運動實驗 渦漩實驗裝置 流線實驗裝置 追蹤粒子量測實驗裝置 空蝕實驗裝置 管摩擦實驗裝置 流體動力實驗 流量量測實驗裝置 橫搖實驗裝置 儀器簡介 主項裝備共計十二項

4. 壓力中心實驗裝置 實驗目的： 量測不規則形狀容器盛水時所受總壓力與合 力作用（壓力中心）位置。 進階應用： (1)預估船體所受總水壓 (2)預估船體水壓壓力中心位置 (3)預估水壩水壓壓力中心位置

5. 壓力量測實驗裝置 實驗目的： 量測不同水柱高之垂直＆傾斜連通管中水壓 之錶壓力及絕對壓力值。 進階應用： (1)瞭解不同壓力單位之關係 (2)評估船上管路強度適足率 (3)預估管路補強料之用量

6. 壓力校正實驗裝置 實驗目的： 藉由已知重量之砝碼與已知截面積之載台， 交互驗證理論與實測壓力值。 進階應用： (1)瞭解博登(Bordon)壓力與 絕對壓力關係 (2)瞭解校正、修理管路上常 見之博登壓力計方法

7. 雷諾管流實驗裝置 實驗目的： 觀測不同流速、管徑條件下流場自層流過渡 至紊流之現象。 進階應用： (1)瞭解層流、紊流物理現象 (2)瞭解雷諾數之意義 (3)評估管路供油、水擾動最 低之最佳化之流速

8. 旋轉雷諾數實驗裝置 實驗目的： 觀測不同內外徑轉速條件下之黏性流場自層 流過渡至紊流之現象。 進階應用： (1)瞭解內外柱轉速於過渡 機制中扮演之角色 (2)瞭解旋轉雷諾數之意義 (3)瞭解流場溫度與過渡現 象發生之關係

9. 渦漩實驗裝置 實驗目的： 觀測自由與強制渦漩之流場特性及位置－壓 力關係。 進階應用： (1)瞭解常見渦漩之分類 (2)瞭解颱風、龍捲風之結構 (3)瞭解海面漩渦之物理特性

10. 流線實驗裝置 實驗目的： 瞭解於二維無黏性流場中運動之物體鄰近流 場流線之分佈狀況。 進階應用： (1)瞭解黏性與流線之關係 (2)估算船體附近水流之動態 (3)自行設計減阻船型

11. 追蹤粒子量測實驗裝置 實驗目的： 觀測於三維黏性流場中流體運動軌跡、流場 速度及渦度分佈狀況。 進階應用： (1)瞭解雷射量測工作原理 (2)瞭解流場邊界條件作用 (3)瞭解光的直進特性 ＊本裝備將於最後詳細說明

12. 空蝕實驗裝置 實驗目的： 觀測於漸縮－漸闊管中發生之空蝕現象，與 現象發生時不同位置之速度及壓力關係。 進階應用： (1)瞭解空蝕現象之物理特性 (2)瞭解車葉發生空蝕之原因 (3)估算降低空蝕之車葉轉速

13. 管摩擦實驗裝置 實驗目的： 觀測於管路中各式彎管、閥件及管路縮張對 流體輸送產生之降壓效應。 進階應用： (1)瞭解管路中水錘現象成因 (2)評估閥件於管路中可用性 (3)設計低能量損耗輸送管路

14. 流量量測實驗裝置 實驗目的： 比較於管路中之理論流量與實測流量，並藉 此說明浮錘式流量計作用原理。 進階應用： (1)瞭解管路中現行流量測法 (2)瞭解流量與壓力降關係 (3)設計多種不同流量測法

15. 橫搖實驗裝置 實驗目的： 模擬實船於水面之橫搖運動，並藉此估算週 期與重心高度之關係。 進階應用： (1)瞭解定傾中心意義 (2)瞭解定傾高與舒適性關係 (3)瞭解定傾高與安全性關係

16. 追蹤粒子量測實驗裝置詳細說明 本裝置藉氬氣雷射(Argon ion laser)光束 照射欲觀測之流場，而置於流場中之感光微 粒可反射部分光束，由於水流會帶動上述感 光微粒，故經由正交攝影機 (CCD camera)拍攝之光點運 動由伺服器同步接收，之後 可分析流體之運動。因雷射 易受光源干擾，故此類裝置多置於暗房。

17. 本裝置主要由四部分組成： (1)雷射光源： 提供強力單頻光源。 (2)正交攝影機： 擷取影像之數位訊號。 (3)同步器： 固定雷射照射頻率。 (4)伺服器： 同步接收擷取之資料。

18. 本裝置實際之照相結果：

19. 本裝置目前可配合本實驗室之旋轉雷諾數等 裝置進行流場分析，於國外亦有藉此觀測多 種不同流場之論文發表（如圖）。 未來在滿足本軍 需求的計畫上， 將配合大型環流 水槽之購置，可 進行潛艇模型之流場分析實測，相信必可提 高潛艦國造之技術能量。

20. 海軍官校 船舶機械系 感謝您的蒞臨指導