| 主权项 |
1.一种分析船体表面附近,在流场中产生泡沫喷流以降低表面摩擦的方法,包括步骤:依据高频频带的定义,其中泡沫时间常数T及紊流频率L的乘积大于1,从泡沫在流场方向,亦即沿着行船方向之X方向的运动,以及垂直于船壁表面之Y方向的运动,导出作用于泡沫上的阻力RV,并依此获得在流场中加入泡沫喷流所产生的剪力减少値t;假设该剪力的减少量系由混合长度的减少所产生,当泡沫具有参数化的泡沫直径db时,获得障壁定律中的障壁常数1;依据操作障壁常数K1对泡沫流之局部摩擦因子C1的关系式,及非泡沫流之一般障壁常数K对非泡沫流之局部摩擦因子Cf0的关系式,在高频频带内求得表面摩擦比的解Cf/Cf0。2.如申请专利范围第1项的方法,其中藉由以实际的泡沫分布图样,界定出空隙碎片分布的支配公式,而从该泡沫流障壁定律之操作障壁常数1中消除泡沫尺寸的项db,使其不作为一项参数。3.如申请专利范围第2项的方法,其中该空隙碎片分布的支配公式系在稳定性条件下所指定:在该支配公式中产生非发散的结果;考量紊流的抑制及泡沫流的浮升潜能,将泡沫流的动能总和最小化。4.一种分析船体表面附近,在流场中产生泡沬喷流以降低表面摩擦的方法,包括步骤:对泡沫在x-及y-方向的运动方程式(1)及(2)实施傅立叶转换,x-及y-方向分别代表流体方向及垂直于船体表面的方向,藉由泡沫增加的质量mA、泡沫直径db、动态液体黏滞系数L,来获得包含有泡沫常数T及紊流频率L之x方向增益Gx及y方向增益Gy,其分别为式(3)及(4);藉由假设该流场中的紊流周期2/L等于整数的时间大小T*L,以非泡沫流之一般障壁常数、流体密度L、动态黏滞系数L及x方向的平均速度uL所表示的式(16)获得在高频频带上作用于泡沫的阻力RV,其中在高频频带上泡沫常数T及紊流频率L的乘积大于1;由式(17)获得阻力RV所产生的剪力减少値t;藉由比较该式(17)与式(21),从经验常数a,该泡沫直径db,该动态黏滞系数L,摩擦速度Ut及近壁局部空隙碎片w所表示的式(27),获得混合长度减少量1mb,其中式(22)假设剪力减少値t由混合长度减少量1mb所产生;藉由式(27),获得障壁定律中的修正障壁常数2,如式(33),并从一般障壁常数K减去修正障壁常数2,获得由经验常数a及泡沫直径db所表示的泡沫流操作障壁常数1,如式(34);假设流速分布遵守对数定律且位置参数y由紊流边界层厚度所表示,导出非泡沫流的公式(36)及泡沫流公式(40),并据此导出对应之泡沬流中,一般障壁常数与局部摩擦系数Cf的关系式(44),及非泡沫流中,障壁常数1与局部摩擦系数Cf0的关系式(45);从该式(45)减去该式(44)以获得式(48),并以1为中心展开式(48)的级数式(Cf/Cf0)1/2,以便导出包含一阶展开项的一阶表示式(49),同时对于泡沫流的操作障壁常数1,在式(48)中展开出底层项L/Ur,藉此导出式(50);并藉由将该式(50)代入该式(33)以产生第一结果,并将第一结果代入该式(34)中以产生第二结果,再将第二结果代入该式(49)中,并求解以获得该式之解析解表示式,来获得高频频带中表面摩擦比Cf/Cf0的解析解(55);其中上述参照的式子列示如下:5.如申请专利范围第4项的方法,其中当泡沫在包含流量jx(沿着流体的x方向)及流量为jy(垂直于船体表面的y方向)的近船壁流场中移动时,该泡沫视为遵守由式(56)所表示的质量守恒定律,流量jx及流量jy的产生系在平均流速及浮力所产生之阻力的影响下,使液体中分散有气体的空隙碎片所致;该jx系由局部空隙碎片、x方向的平均流速uL、y方向上气态速度之均方値L、经验常数c、气态混合长度1b所表示的式(57)来近似,且该jy系由局部空隙碎片、y方向的平均流速L、泡沫的上升速度qg、经验常数c、气态混合长度lb所表示的式(58)来近似,以便导出如式(64)的空隙分布支配式;解出该支配式(64)以获得由参数K0.K1及紊流层厚度所表示之该局部碎片的表示式(74);由经验上所获得的空隙碎片分布图样来决定K0値,并将该K0値带入K0的表示式(75)中,以形成式(34)的同步式,藉此以泡沫直径db及经验常数a取代泡沫流的操作障壁常数1,并导出依据空隙碎片分布之表面摩擦比C1/Cf0,其中参考的公式列示如下:6.如申请专利范围第5项的方法,其中该常数K0系在稳定性条件下,从该经验空隙碎片分布图样所获得,该稳定性条件为:在该支配公式中产生非发散的结果;考量紊流的抑制及泡沫流的浮升潜能,将泡沫流的动能总和最小化。图式简单说明:第一图为第一实施例之紊流模式的概念图。第二图的简图显示第一实施例中,流场内的近壁泡沫。第三图显示表面摩擦比Cf/Cf0的趋势,其随着第一实施例的平均空隙碎片m而变动。第四图显示在第一实施例中,调整表面摩擦比Cf/Cf0的经验値a所产生的影响。第五图显示第一实施例之确认结果的第一图。第六图显示第一实施例之确认结果的第二图。第七图显示第一实施例之确认结果的第三图。第八图显示第一实施例之确认结果的第四图。第九图为第二实施例之紊流模式的概念图。第十图的简图显示第二实施例中,空隙片段样式的变化。第十一图的流程图显示第二实施例中,计算表面摩擦比Cf/Cf0的步骤。第十二图显示第二实施例中,空隙片段分布的确认结果。第十三图显示第二实施例中,二维通道内空隙片段分布的确认结果。第十四图显示第二实施例之确认结果的第一图。第十五图显示第二实施例之确认结果的第二图。第十六图显示第二实施例之确认结果的第三图。第十七图显示第二实施例之确认结果的第四图。 |
