Browsing by Author "Jong-Shinn Wu"

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稀薄噴流流場量測及模擬技術研究
(2002)
吳宗信
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Jong-Shinn Wu
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國立交通大學機械工程學系
由於噴流在火箭推進、燃料噴射器、太空飛行體姿態控制等等的應用，因此在過去有相當多的相關研究。然而大部份的研究均注重在連續流區域。如果背壓相當低（如在太空中），將使流場現象（包括連續流、過渡流及自由流）變得相當複雜。如果噴嘴設計不良可能造成衛星本体遭受汙染、姿態控制準確性受到干擾等等問題發生，進而縮短任務生命及影響任務達成。然而在掌握噴流及衛星間之交互作用之前，須要針對噴流基本擴散流場（expanding flow）有所了解。並藉著噴流實驗結果建立相關流場之模擬能力，此對於未來國內衛星姿態控制系統設計自主能力之建立將有所貢獻。本研究最主要目的在利用太空計劃室籌備處即將建置完成之小型熱真空腔系統，提供高真空環境，量測噴流流場性質並與DSMC模擬結果比對，驗証數值模擬能力。因此本計畫提議針對單一噴流，以實驗及數值分析的方法做一詳細的探討與研究。總結來說，提議之研究計畫以一年時間來進行。簡要整理如下： 1.在前半年建議利用本實驗室已發展完成之平行化、三維、具非結構網格的蒙地卡羅直接模擬法（Direct Simulation Monte Carlo）程式進行噴流流場模擬。 2.在後半年以pitot tube量測全壓力分佈及流角（flow angle）。並與模擬結果，驗証程式的準確性。關鍵詞：噴流、衛星、平行化、直接蒙地卡羅模擬法、姿態控制、全壓力
衛星推進器引致污染及衝擊影響分析軟體發展
(2003)
吳宗信
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Jong-Shinn Wu
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國立交通大學機械工程學系
直接蒙地卡羅模擬法( Direct Simulation Monte Carlo)至今已被公認為研究過渡流體的最佳模擬工具。此方法最大的優點是可以直接應用微觀物理模型模擬來模擬氣流場，其應用包含太空推進器、控制衛星的噴流及相關高真空度的應用等等。因此稀薄氣體理論(high Knudsen number)的應用在現今的科學及工業上的發展是非常重要的。然而直接蒙地卡羅模擬法在過去並無受到應有的重視，主要的原因是由於計算時間過長。故發展具變時步方法以及動態負載的直接蒙地卡羅法可大量減少模擬的計算時間。本計畫的目標，便是發展一套直接模擬蒙地卡羅(DSMC)法於叢集式電腦，來分析推進次系統推進器的噴流引致污染及衝擊影響的模擬分析軟體。計劃期間共計二年。簡述於下：第一年，計劃發展三維直接蒙地卡羅模擬法程式，結合變時步方法(variable time-step method)及平行計算之動態負載平衡(Dynamic Load Balancing)技巧來縮短計算時間。並利用此程式計算中華衛星三號之推進器噴流引致污染及衝擊情形。第二年，利用發展完成的直接蒙地卡羅模擬法程式發展一套便利的輸入資料圖形界面、科學視算後處理、平行化處理，以應用於叢集式電腦系統上。終端使用者只需輸入所需資料，便可進行數值模擬，並經由顯示器觀察正在進行的分析狀況。同時，協助太空計畫室建立一套可執行第一年發展的直接蒙地卡羅法程式之叢集式電腦系統(12-node)。最後並將負責訓練相關工程師使用該套完整分析軟體。