• 沒有找到結果。

5. 觀察圓柱後方堆積現象,初始在低壓區產生堆積,隨著時間的增加,堆積 丘會慢慢往後移動,並且在圓柱後緣底床產生掏刷,這是由於底床侵蝕由 圓柱前緣延伸至圓柱後端後,流體對圓柱下游的動量傳遞變強,開始對圓 柱下游進行掏刷,堆積丘會往後移動,而在圓柱後方分離流交會處,會再 產生另一個前後方向的分離流,加快圓柱後方底床的掏刷。

6. 尾部的沙漣成因是由於流體流經圓柱會在後方產生許多擾動,擾動現象使 得部分泥沙被帶起形成週期性的小沙丘,流體流經堆積丘時由於逆向壓力 梯度的影響,會在其堆積丘下游產生分離流動,產生的渦流會將泥沙帶 起,使得該堆積丘的高度愈來愈高,最後形成我們的沙漣。

7. 紊流動能與沖刷並無直接影響關係,沖刷最強的區域通常都是受到一個很 穩定的渦流影響(前緣的馬蹄形渦流),而紊流動能較大的區域大部分都有 流場交會或是產生分離流動,交會處由於動能消散的作用可能產生堆積,

或是使得堆積丘移動。

5.2 未來工作

本文將移動網格以及沉浸邊界法做結合,成功的模擬出結構物受到流體沖刷 後,整體流況改變影響底床形貌變化的過程,且與實驗相比,的確能捕捉到流場 中的各種紊流現象與底床形貌,在未來我們可以延續這套模式進行以下的研究:

1. 模擬侵蝕深度結果與實驗相比,我們的圓柱後緣初期堆積時間過久(約 5 分鐘左右),可以藉由修改臨界希爾斯係數的修正式,或是更改擴散方程式 的係數,去調整初期沖刷的深度或廣度比例,以達到更好的模擬結果。

2. 延續原本的模擬,觀察底部動床隨時間的變化,是不是能達到實驗中所提 到的衰減期,並且探討衰減期的成因。

3. 將沉浸邊界法模擬出的圓柱邊界改成以貼體法(body fitting)模擬,這是由於 沉浸邊界法可能較不適用於極高雷諾數的流場,邊界流場速度可能會產生 一些失真,且一部分的泥沙濃度可能會傳遞至圓柱內導致誤差,例如觀察 所繪出的泥沙濃度圖就會發現有部分泥沙在圓柱表面,若能使用正交網格 模擬出圓柱的邊界,以貼體法直接進行模擬,相信計算過程能夠更簡化,

所得到的結果也會更準確。

4. 將k−ε模型加進原本的流體計算模式中,這是由於原先所使用的大渦流模 式(LES)對網格的品質要求十分高,故在較大尺度的分析上,若要達到能 解析紊流的解析度層級,網格要切得十分精細,為了滿足計算流體力學的 穩定性,會導致整體模擬的計算時間大增,故在未來若要實際模擬風機底 座的底床形貌變化,希望能將 LES 改成 RANS 模型以便進行較大尺度的 模擬。

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