小結

影響剪流層非穩態渦漩衍化特性與動力機制之主要因素為「剪 切引致」作用與「搖擺引致」作用。剪切引致作用主要由剪流層速度 梯度所造成，搖擺引致作用則由橫流衝擊噴流引發噴流氣柱週期性非

穩定搖擺運動所造成。由剪切引致作用所主導之特徵渦漩型態包含有

「混合層式渦漩」、「向後滾轉渦漩」、「向前滾轉渦漩」與「噴流 型式渦漩」。而「搖擺引致蕈狀渦漩」則是由搖擺引致作用所主導。

而噴流對應橫流之動量通量比，為影響偏折噴流剪流層渦漩動力機制 之最重要因素。

利用流線分佈與拓樸分析，依不同噴流對應橫風動量通量比可 歸納出不同剪流層渦漩結構之衍化過程。當 R<0.15 時，剪流層產生 強烈剪切作用，渦漩衍化過程由剪切層波浪狀初始結構衍化成順時鐘 旋轉捲曲狀渦漩，然後消散於下游區域，此即典型混合層式渦漩。當 0.15<R<0.34 時，在噴流動能增加情況下，渦漩衍化過程由波浪狀初 始結構衍化成蕈狀渦漩結構，蕈狀渦漩結構受橫流衝擊後向右傾倒，

最後剪流層上層渦漩形成向後滾轉渦漩型態。當噴流動能提昇至 0.34<R<0.49 時，渦漩衍化過程同樣由波浪狀初始結構衍化成蕈狀渦 漩結構，但由於噴流動能較高，蕈狀渦漩結構在偏折過程中受橫流衝 擊後產生向左傾倒，最後剪流層上層渦漩形成向前滾轉渦漩型態。當 0.49<R<1.01 時，渦漩直接由噴流氣柱搖擺運動形成蕈狀渦漩結構，

隨後向右傾倒形成搖擺引致蕈狀渦漩。

結合水平剖面流場分析與頻率偵測之結果，依流場特徴與頻率 的特性，一個偏折噴流可以區分為幾個特徵區域：

(1) 剪流層及剪流層渦漩影響區：此區域噴流受剪切作用影響所 產生之不同渦漩結構，分別具有不同之特徴頻率，若以噴流

對應橫風動量通量比與史卓荷數為主要參數，可對應形成指 數衰退形相關函數。

(2) 噴流尾流區：噴流氣柱受橫流衝擊時，因氣柱本體會產生順 從變形現象，以熱線風速儀於噴流尾流區兩側範圍偵測結 果，並未測得特徴頻率，所以噴流尾流區不會產生 Kármán 渦漩逸放。

(3) 近管口圓管尾流區或緩衝區：由於横向流的下洗作用與噴流 的上洗作用，於近管口圓管尾流區可形成ㄧ緩衝區域，並產 生抑制 Kármán 渦漩逸放的效應，所以熱線風速儀於噴流尾 流區兩側範圍並未測得特徴頻率。

(4) 圓管尾流區：由於距管口較遠並遠離管口三維效應之影響區 域，所以此區域可觀察到明顯之 Kármán 渦漩逸放現象。以 熱線風速儀所量測到的史卓荷數為一常數，大約為0.21。此 结果與典型 Roshko [16]所提出當流體雷諾數介於 10³至 10⁵ 所謂次臨界區域(subcritical regime)時，流體流經圓柱體可產 生之固定史卓荷數相同。

匯整不同特徵流場型式及不同特性區域水平剖面之瞬時曝光影 像，可由圖3.72 表示。

在渦度衍化特性方面，由瞬間渦度值量測結果得知，搖擺引致 渦漩所產生之渦度值大於剪切引致渦漩所產生之渦度值。顯示搖擺引 致作用可產生旋轉性較強之渦漩。