於多孔介質底床掀起大型物體之研究

物體經由一微小角度掀起,克服與底床面間之吸附力,而至完全脫離底床之過程可稱為突破現象(breakout phenomenon)。Mei et al. (1985) 延續Foda (1982) 之研究,以水平間隙與楔型夾角兩種情形探討突破現象所需之時間與作用力關係。然解析過程並未包含短時間尺度下之瞬時突破(sudden breakout)效應,並以潤滑理論之平行流方式簡化黏流作用下夾角內部流場,為分析不盡完整處;再者,Mei et al. (1985) 文中採用Beavers & Joseph (1967) 提出之部分滑移邊界條件,連接至底床符合達西定律之孔隙流體,由於達西定律無法完全反應流體黏滯效應,故此作法將忽略底床中由黏滯效應引起的邊界層速度。短時間尺度下瞬時突破效應主要反映於夾角內部流體對物體之巨大吸附力,本文以勢流理論清楚呈現此一現象,並以正規擾動展開法分析,提出此時夾角內部流體與底床流體之可能流況。長時間尺度下之突破效應主要反應於流體黏滯性開始發揮作用後,不同於勢流作用下,夾角內部及底床孔隙流體之流場分布。本文以低雷諾數流理論輔正規擾動展開法及邊界層修正法,找出底床以壓力梯度驅動之非旋性速度,及存在於邊界層特性尺度內,源自上層流體剪應力之旋性速度,說明達西定律無法完全反映流體黏滯性之缺憾。而由流場分析結果得知長時間尺度下,夾角頂點處有一能量點源存在,使得物體在掀起過程中有滑動之虞,擬可應用於實際工程參考。

作者:黃學美