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結論與建議 結論與建議 結論與建議 結論與建議

在文檔中 中 華 大 學 (頁 99-200)

第五章 第五章 結論與建議 結論與建議 結論與建議 結論與建議

本研究為利用 ANSYS CFX 來進行模擬計算,探討在不同之坡 度、丁壩配置角度、丁壩長度下,其沖刷坑與渠底剪應力之相關性及 流場特性,以供日後相關單位設計、監控或後續研究之參考資料。

5-1 結論 結論 結論 結論

1.渠底剪應力稍大之區域,在短壩時,會隨著丁壩配置的角度增加,

朝向壩根位置消失。在長壩時,其渠底剪應力稍大之區域皆位於壩頭 附近,隋著丁壩配置的角度增加,而慢慢消失。在長壩,丁壩配置角 度為 135˚時,則全沒有渠底剪應力稍大之區域。

2.以壩頭區域來看,為渠底剪應力集中區,三種丁壩配置角度皆有沖 刷坑產生。以上游側來看,丁壩角度 45˚時,其渠底剪應力較 90˚與 135˚時為大,有沖刷坑產生,其他兩種角度則有淤積情形。以下游側 來看,三種配置角度皆有沖刷坑產生,但丁壩角度 45˚時,其渠底剪 應力稍大之區域較為明顯,造成之沖刷坑也較大,其他兩種角度差異 性並不大。

3.長壩對於河岸之保護性較好。丁壩設置角度 45˚時,對於丁壩的穩 定性與河岸的保護比其他兩種角度低。丁壩角度 90˚與 135˚時,對於

河岸的保護性相當。

4. 丁壩配置角度 45˚時,短壩其下游側面形成雙迴流,在長壩時除了 有雙迴流外,於壩頭位置亦產生了一小迴流。於配置 90˚時,短壩其 下游側面產生單一迴流,而於壩頭位置形成一小迴流,長壩在壩頭位 置之流場與短壩相似,上游側面於壩根位置產生迴流,而下游側面則 形成雙迴流。於配置 135˚時,短壩在下游側面則產生迴流,接近壩頭 位置則產生一小迴流,長壩在下游側面則是單一迴流。

5.以丁壩長度來看,長壩之迴流長度比短壩長。以丁壩配置角度來 看,90˚時迴流長度最長。

6. 在丁壩角度 45˚時,不論短壩、長壩,其下游側面於壩頭附近皆有 一小塊區域渦度較小,為雙迴流區造成渦度變小。在長壩時,丁壩角 度為 90˚時,其下游側為雙迴流區,而使壩頭附近有一小塊區域渦度 較小,而上游側壩根處有一小迴流區,使渦度比起其他角度而言,其 分佈區域較大。

7.比較渦度與渠底剪應力之關係,壩頭同為兩者之集中區域,於上游 側時兩者無太大的相關性。而在下游側時,其兩者分佈範圍相似,但 其大小分佈卻是相反,渦度大則渠底剪應力小,而渦度小則渠底剪應 力大。

1.由於本研究模擬之案例並未提供初始流速與初始水深,因此於模擬 時以福祿數與流量所計算得出之平均流速與平均水深,來作為模擬時 之初始條件。故無法得知初始流速、水深與平均流速、水深,兩者於 模擬結果之差異性。後續研究可探討兩者於模擬時,何者較為接近真 實流場。

2.本研究於模擬時,為了使模擬之流況達到完全發展階段,故於建模 時並未對案例之渠道尺寸做修改。如可找出渠道之最佳長寬比,於模 擬時應可節省計算時間。

3.本研究模擬之案例為單一丁壩,後續可朝丁壩群進行探討。如丁壩 交叉配置,或丁壩間距對於流場之影響。

4. 本研究模擬之案例為單純之直線渠道,後續可探討於彎曲渠道時 丁壩之流場。甚至不同彎曲程度之渠道或連續彎曲之渠道,並配合丁 壩角度與丁壩群進行探討。

5.本研究於模擬時只針對純水體進行模擬,後續可於渠底下加入孔隙 底質,水面上加入空氣層。並以多相流進行模擬,以期能更接近明渠 流之真實流場。

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圖 4-27:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠 底剪應力(F0)

圖 4-28:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠 底剪應力(F0)

圖 4-29:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之渠 底剪應力(F0)

圖 4-30:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠 底剪應力(F0)

圖 4-31:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠 底剪應力(F0)

圖 4-32:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之渠 底剪應力(F0)

圖 4-33:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠底剪 應力(F0)

圖 4-34:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠底剪 應力(F0)

圖 4-35:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之渠底 剪應力(F0)

圖 4-36:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠底 剪應力(F0)

圖 4-37:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠底 剪應力(F0)

圖 4-38:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之渠底 剪應力(F0)

圖 4-39:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠 底剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-40:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠 底剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-41:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之渠 底剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-42:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠 底剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-43:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠 底剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-44:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之渠 底剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-45:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠底剪 應力(F0)(統一 range)

圖 4-46:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠底剪 應力(F0)(統一 range)

圖 4-47:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之渠底 剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-48:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠底 剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-49:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠底 剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-50:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之渠底 剪應力(F0)(統一 range)

圖 4-51:坡度 0.01%,丁壩角度 90˚,短壩與長壩之渠底縱剖面比較 圖(距右岸 2cm)【17】

圖 4-52:坡度 1%,丁壩角度 90˚,短壩與長壩之渠底縱剖面比較圖(距 右岸 2cm)【17】

圖 4-53:坡度 0.01%,長壩,丁壩角度 90˚與 135˚之渠底縱剖面比較 圖(距右岸 2cm)【17】

圖 4-54:坡度 1%,長壩,丁壩角度 90˚與 135˚之渠底縱剖面比較圖(距 右岸 2cm)【17】

圖 4-55:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之流 場(U0)(壩頂)

圖 4-56:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之流 場(U0)(渠底)

圖 4-57:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之流 場(U0)(壩頂)

圖 4-58:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之流 場(U0)(渠底)

圖 4-59:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之流 場(U0)(壩頂)

圖 4-60:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之流 場(U0)(渠底)

圖 4-61:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之流 場(U0)(壩頂)

圖 4-62:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之流 場(U0)(渠底)

圖 4-63:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之流 場(U0)(壩頂)

圖 4-64:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之流 場(U0)(渠底)

圖 4-65:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之流 場(U0)(壩頂)

圖 4-66:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之流 場(U0)(渠底)

圖 4-67:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之流場 (U0)(壩頂)

圖 4-68:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之流場 (U0)(渠底)

圖 4-69:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之流場 (U0)(壩頂)

圖 4-70:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之流場 (U0)(渠底)

圖 4-71:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之流場 (U0)(壩頂)

圖 4-72:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之流場 (U0)(渠底)

圖 4-73:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之流場 (U0)(壩頂)

圖 4-74:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之流場 (U0)(渠底)

圖 4-75:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之流場 (U0)(壩頂)

圖 4-76:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之流場 (U0)(渠底)

圖 4-77:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之流場 (U0)(壩頂)

圖 4-78:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之流場 (U0)(渠底)

圖 4-79:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-80:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-81:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-82:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-83:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-84:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-85:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-86:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-87:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-88:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-89:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-90:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-91:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之動壓分 佈(F0)(壩頂)

圖 4-92:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之動壓分 佈(F0)(渠底)

圖 4-93:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之動壓分 佈(F0)(壩頂)

圖 4-94:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之動壓分 佈(F0)(渠底)

圖 4-95:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之動壓 分佈(F0)(壩頂)

圖 4-96:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之動壓 分佈(F0)(渠底)

圖 4-97:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之動壓 分佈(F0)(壩頂)

圖 4-98:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之動壓 分佈(F0)(渠底)

圖 4-99:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之動壓 分佈(F0)(壩頂)

圖 4-100:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之動壓 分佈(F0)(渠底)

圖 4-101:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之動 壓分佈(F0)(壩頂)

圖 4-102:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之動 壓分佈(F0)(渠底)

圖 4-103:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠 底渦度分佈

圖 4-104:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠 底渦度分佈

圖 4-105:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之 渠底渦度分佈

圖 4-106:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠 底渦度分佈

圖 4-107:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠 底渦度分佈

圖 4-108:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之 渠底渦度分佈

圖 4-109:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠底 渦度分佈

圖 4-110:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠底 渦度分佈

圖 4-111:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之渠底 渦度分佈

圖 4-112:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠底 渦度分佈

圖 4-113:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠底 渦度分佈

圖 4-114:坡度 1%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之渠底 渦度分佈

圖 4-115:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠 底渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-116:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠 底渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-117:坡度 0.01%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 135˚之渠 底渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-118:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 45˚之渠 底渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-119:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 90˚之渠 底渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-120:坡度 0.01%,丁壩長 6.6cm(束縮比 1/6),丁壩角度 135˚之 渠底渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-121:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 45˚之渠底 渦度分佈(調整並統一 range)

圖 4-122:坡度 1%,丁壩長 4cm(束縮比 1/10),丁壩角度 90˚之渠底 渦度分佈(調整並統一 range)

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