度與壓降程度，顯示了一級頭的好壞，所以在下列數據表中不會
模型T0的特徵是將下噴射孔封住，獨留上噴射孔，在ANSTI測試時，不 10mm/s。由閥門與推力曲線圖(圖 4.4)可知，隔膜推力與隔膜移動速度不相 關，即使是在變速度下與停止後再移動，曲線皆相同，因此隔膜推力與速 度不相關。
4-2.2 彈簧 K 值
閥門彈簧的彈力常數對於曲線的影響最大。參考圖 4.6，彈簧 K 值與曲 線中 Y 值的幅度呈線性相關，當 K 值提高為原本 1.2 倍時，曲線 Y 值也提
高為原本的 1.2 倍。
力，表示包含了氣體流速所造成的壓力，而FLOW-3D下設定的吸氣壓力沒有
外，其餘各點皆極為相近，實驗與分析結果相當吻合。所以在未來設計上 4.11)，即可換算出P-V圖中的臨界壓力(圖4.12)。
第二步必須仰賴FLOW-3D，分析出當吸氣達到最大流量時，吸氣端所測 量到的壓力值，此壓力值即可作為P-V圖中的吸氣壓力，如圖4.13所示。
最後只需將P-V圖連成封閉曲線，即可對應出實際的P-V圖，因此依照此 步驟，可在設計初期得到調節器的性能。
4-5 調節器特徵與效能關係
依據上一章 利用FLOW-3D可以做為預測呼吸調節器性能的工具，也因此 可以透過數值分析軟體快速的模擬各種特徵對於調節器性能的影響。本節
4-5.2 噴射孔角度的影響
往下60度(圖4.20) 而將噴射孔向下60度作調整的模型，噴射氣流集中不會 擴散，且可以環繞下本體一周。
往內45度(圖4.21) 此噴射孔角度正對隔膜中心，此噴射氣流在本體內擴 善，填補本體內的負壓。
往內90度(圖4.22)，此時噴射氣流撞擊到本體內側的另一面，這平面角度
剛好將氣流導引進吸氣口。觀察數據(表4.6)也顯示，因為額外的氣流導入 模型S0，產生了過多的吸氣正壓導致Free flow的情況發生，造成浪費，因 此不得不調整導流板角度，來控制吸氣正壓，但也增加了吐氣時的阻抗。
所以為了能在B0與S0模型間找尋較平衡的設計，將改變B0的孔徑大小，實 驗三組孔徑3mm 2mm 1.4mm，如圖4.23。
b. 討論
以依造流線數目來作為判斷流量的依據，並且預測因流量多寡所產生的壓 力值。
4-6 改良
4-6.1 改良模型建立
綜合以上特徵對於調節器性能的影響，以調整內部噴射孔徑與角度這兩 個控制參數，對於目前調節器性能有最大的改善。為了能驗證分析準確性，
必須建立出實體模型，以呼吸調節器測試機實際測試其呼吸效率。
ANSTI呼吸測試機可以模擬潛水者呼吸的頻率以及下潛的深度，也因為 如此調節器在測試時必須處在高壓力差的環境運作。如果以CNC製作測試RP 模型，將會承受不住來自一級頭的高壓氣體以及外界環境的高壓。所以將 選用改變孔徑的參數設定作為改善調節器測試的模型。製作噴射孔為1.4mm 的模型，只需將原有產品噴射孔封住，再鑽以1.4mm的孔徑。當模型製作完 成後，置於ANSTI測試機中進行測試。
4-6.2 實驗數據
改良後測試結果如圖4.27，其吸氣阻抗壓力值為4mbar，與模擬分析結 果相同。表示當孔徑縮小成1.4mm時可以得到正的吸氣壓力值，除此之外驗 證了數值分析的準確性，此準確性對於往後設計上有極大的幫助。
表 4.1 ANSTI 呼吸調節器測試機實驗數據
offset (mbar)
表 4.4 改變流道 FLOW-3D 分析數據
Offset (mbar)
Offset (mbar)
Offset (mbar) 原本 6.899 6.931 32 -4
短 7.0272 7.047 19.8 -16.2 長 6.883 6.9065 23.5 -12.5
圖 4.1 各模型吸氣閥門開啟時臨界壓力比較
圖 4.2 各模型吐氣壓力與功率
(a) Free flow示意圖 (b)Free flow P-V圖 圖 4.3 Free flow 發生
圖 4.4 不同隔膜移動速度 F-d 圖
圖 4. 5 不等速隔膜移動 F-d 圖
圖 4.6 不同彈力常數隔膜 F-d 圖
圖 4.7 隔膜面積
-20 -15 -10 -5 0 5 10
in ha le p re s su re (m ba r)
機台測試 模擬分析
圖 4.8 定吸氣負壓實驗與分析數據比較
圖 4.10 定負壓實驗與分析數據比較
in ha l e pr e ss ur e (m ba r)
機 台 測試模 擬 分析
圖 4.13 利用 FLOW-3D 建立吸氣 P-V 圖中峰值壓力
in ha le p re ss ur e( m ba r)
中
in ha le p re ss ur e( m ba r)
中
長
短
圖 4.15 改變流道後吸氣壓力圖
圖 4.16 噴射孔向內 45 度與 90 度
inhale pressure(mbar)
垂直
inhale pressure(mbar)
垂直
下60度 內45度
內90度
圖 4.18 改變噴射孔角度後吸氣壓力圖
(a) 壓力 (b)流線 圖 4.19 孔洞垂直噴射於隔膜
圖 4.20 噴射孔向下 60 度流線圖
圖 4.21 噴射孔向內 45 度流線圖
圖 4.22 噴射孔向內 90 度流線圖
inhale pressure(mbar)
2mm
inhale pressure(mbar)
2mm
1.5mm
3mm
圖 4.24 改變噴射孔孔徑後吸氣壓力圖
圖 4.25 孔徑 3.0mm 流線圖
圖 4.26 孔徑 1.4mm 流線圖
圖 4.27 孔徑 1.4mm 測試數據