臺灣博碩士論文加值系統

本文以桌上型裝飾性火焰裝置為研究對象，以提升現有市售裝飾性旋轉火焰產品性能為目標。首先將透過競爭產品分析與流體力學原理之運用，提出一概念性產品。於設計階段中亦將導入虛擬產品設計手法，再以數值模擬分析計算之數據來驗證其概念產品之可行性。
　　從所提出之概念性產品裡先定義並排列出參數因子的重要性次序，優先將比較重要之參數因子導入數值模擬中，以期先找出可供設計參考之趨勢方向，爾後可再進行產品之優化設計，才能達到提昇產品性能、研發效率和與降低本。

To improve the performance of existing decorative rotating flame product, desktop decorative flame device is the major study target in the thesis. We initate a conceptual product at the beginning of the product development by using of competitive product analysis theory and the principles of fluid mechanics. Additional numerical simulation analysis theory, evalute the product specification to verify the feasibility of the products in the concept design stage.
　　To achieve improved product performance, R &; D efficiency and cost reduction, a serial of optimal product design appraoch taken. First, defined the associated factors are listed in order of importance. Priorized the important factors in the concept and draft design stage. Then, evaluate the result of the numerical simulation to find a numerical trend for design review and improvement.

目 錄
中文摘要………………………………………………………………I
Abstract………………………………………………………………II
誌謝……………………………………………………………………III
目錄……………………………………………………………………IV
第一章 緒論……………………………………………………………01
1.1 研究動機與背景……………………………………………01
1.2 研究目的……………………………………………………01
1.3 火焰裝置產品………………………………………………03
1.4 論文架構 ………………………………………………… 06
第二章 文獻回顧………………………………………………………07
2.1 文獻回顧 ……………………………………………………07
2.2 力學基礎理論
2.2.1 熱對流 ………………………………………………08
2.2.2 康達效應 ……………………………………………08
2.2.3 煙囪效應 ……………………………………………09
2.2.4 層流與紊統 …………………………………………09
2.2.5 雷諾數 ………………………………………………10
2.3 燃料 …………………………………………………………12
2.4 數值模擬 ……………………………………………………13
2.5 有限元素網格 ………………………………………………14
2.6 ANSYS ICEM CFD ……………………………………………15
2.7 ANSYS 簡介 …………………………………………………15
2.8 標準k-ε模型特點 …………………………………………16
第三章 研究流程………………………………………………………17
3.1 競爭產品分析 ………………………………………………18
3.2 設計探討 ……………………………………………………23
3.3 產品設計概念原理 …………………………………………24
3.4 結構設計 ……………………………………………………25
3.5 數值模擬 ……………………………………………………29
3.5.1 初使參數設定…………………………………………29
3.5.2 網格劃分與邊界條件設計..…………………………30
3.5.3 …………………………………………………………43
3.6 產品模型樣品試作 …………………………………………44
3.7 產品功能實測 ………………………………………………45
3.8 設計變更 ……………………………………………………46
3.9升降機構分析 ………………………………………………49
3.9.1 升降機構分析(行程0%) ……………………………49
3.9.2 升降機構分析(行程50%)……………………………52
3.9.3升降機構分析(行程100%) …………………………55
3.9.4小結……………………………………………………58
第四章結論與建議
4.1 結論……………………………………………………………60
4.2 建議……………………………………………………………60
參考文獻 ………………………………………………………………62
圖目錄
圖1.1 傳統裝飾性火焰產品研發流程圖……………………………02
圖1.2 裝飾性火焰產品CFD研發流程圖……………………………03
圖1.3 具代感之壁爐產品……………………………………………04
圖1.4 戶外型火焰裝置產品…………………………………………04
圖1.5桌上型火焰裝置產品 …………………………………………05
圖2.1熱帶流示意圖 …………………………………………………08
圖2.2 層流與紊流實驗 ………………………………………………10
圖2.3 收斂精度收斂精度(1)和計算時間(2)隨著網格數量的變化關
係圖 ……………………………………………………………14
圖3.1 產品研發流程圖 ………………………………………………17
圖3.2 冷空氣由間進入流場示意圖 …………………………………19
圖3.3 內流場之流線圖 ………………………………………………19
圖3.4 競爭產品A廠火焰實測圖 ……………………………………20
圖3.5 流體進入流場之示意圖 ………………………………………21
圖3.6競爭產品B廠火焰實測圖 ……………………………………22
圖3.9 導流葉片座標說明圖…………………………………………27
圖3.10零件爆炸圖……………………………………………………27
圖3.11 分析模型………………………………………………………30
圖3.12空氣入口開放邊界……………………………………………30
圖3.13 燃燒裝出口開放邊界…………………………………………31
圖3.14模型邊界層網格………………………………………………31
圖3.15 XZ剖面速度圖 ………………………………………………32
圖3.16 XZ 剖面速度向量圖 …………………………………………32
圖3.17 整體流速度圖…………………………………………………33
圖3.18 燃燒口流線速度圖……………………………………………33
圖3.19 模型實體………………………………………………………44
圖3.20產品實測圖……………………………………………………45
圖3.21升降機構組裝說明圖…………………………………………46
圖3.22 升降機構組合圖………………………………………………47
圖3.23 升降機構組合圖(底)…………………………………………47
圖3.24 為上升行程0%分析環境圖 …………………………………49
圖3.25為行程0%應力分佈圖 ………………………………………50
圖3.26 為行程0%變形位置分佈圖 …………………………………50
圖3.27 為行程0%的局部應力分佈圖.………………………………51
圖3.28 為行程0%連桿局部應力分佈圖 ……………………………51
圖3.29 為行程50%分析環境圖………………………………………52
圖3.30 為上升行程50%應力分佈圖…………………………………52
圖3.31 為行程50%位移位置圖………………………………………53
圖3.32 為行程50%Ｐin應力分佈圖…………………………………53
圖3.33上升行程50%Ｐin安全係數圖………………………………54
圖3.34 為行程50%連桿應力分佈圖…………………………………54
圖3.35 上升行程50%連桿安全係數圖………………………………55
圖3.36 為上升行程100%的狀態圖 …………………………………55
圖3.37 為上升行程100%應力分佈圖 ………………………………56
圖3.38 為上升行程100%位移量圖 …………………………………56
圖3.39 為行程100%Ｐin應力分佈圖 ………………………………57
圖3.40 為上升行程100%Ｐin安全係數圖 …………………………57
圖3.41 為上升行程100%連桿安全係數圖………………………….58
表目錄
表2.1 常見燃料比較表………………………………………………12
表3.1 產品零件清單…………………………………………………28
表3.2 基準(benchmark)分析參數……………………………………29
表3.3 火焰流速動態表 ………………………………………………34
表3.4空氣入口及整體流速動態表 …………………………………37
表3.5 分析量化結果(角度44)………………………………………39
表3.6分析量化結果說明 ……………………………………………40
表3.7不同導流角度分析量化比較.…………………………………41
表3.7分析量化結果(導流片角度) …………………………………42
表3.8 基準分析參數 …………………………………………………42
表3.9 升降機構作動圖 ………………………………………………48

[1] ANSYS CFX使用手冊。
[2] ANSYS 教育訓練手冊，（http://www.cadmen.com.tw）。
[3]李輝煌（2005），ANSYS工程分析基礎與觀念，高立圖書有限
　　公司。
[4]劉晉奇、禇晴暉(2006)，有限元素分析與ANSYS的工程應用，滄　　　
　　海書局。
[5] 穆耀基(2009)，結構性網格於複雜幾何之應用與探討，碩士論文，
　　朝陽科技大學，設計研究所。
[6]計算流體力學軟體ANSYS CFX課程講義，2009，財團法人國家
實驗研究院　國家高速網路與計算中心　南部事業群，台南。
[7]計算力學前處理軟體ICEM CFD基礎訓練課程講義，2009，財團
法人國家實驗研究院 國家高速網路與計算中心 南部事業群,
台南。
[8] 劉恆辰(2001)，水火造景結合庭園家具之初探，碩士論文，朝陽　　　　
　　科技大學設計研究所。
[9]蔡旭容(1995)，流體機械，三民圖書出版社。
[10]莊書豪、姜太倫(1995)，流體力學，高立圖書有限公司。
[11] 劉勝漢(2011)，高效旋風除塵器設計，唐山學院。
[12] 三維圓管流動狀況的數值模擬分析。
http://wenku.baidu.com/view/e09b8b7a1711cc7931b71695.html
[13] http://zh.wikipedia.org/zh-tw/
[14] 美國消費者協會
http://www.cpsc.gov/cpscpub/prerel/prhtml11/11315.html