朱錦洲臺灣大學：應用力學研究所黃一仁Hwang, I-JenI-JenHwang2007-11-292018-06-292007-11-292018-06-292006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62592摘 要 本文利用可隨溫度值不同而改變其反射顏色，且懸浮於流場中之感溫液晶粒子（Thermochromic Liquid Crystal traces），結合影像處理，成功建立可量測流場內二維切頁之溫度場的技術，稱為液晶顯像測溫技術（Particle Image Thermometry）。在不影響原流場結構的前提之下，除了可量測流場內瞬時溫度值外，還可結合質點顯像測速儀（Particle Image Velocimetry）的計算，得到流場之速度。本文內容詳細介紹，此技術之原理、實驗設備架設、校準及實驗方法建立，並將此技術應用於，以水為工作流體之具溫度差渦環流場的量測，分別就冷、暖渦環，加以分析其溫度、速度與渦度等物理量之分佈與變化情形，驗證此量測技術之實用性，及加以探討此具溫度差之渦環流場的物理特性。Abstract A technique called particle image thermometry (PIT) is developed that enable to visualize 2-D temperature field using suspending thermochomic liquid crystal traces (TLCs) in water. TLCs reflect different colors with different temperature. PIT can not only visualize qualitative temperature filed but also quantify the temperature value with digital image process. Combing with particle image velocimetry (PIV), this technique can simulate measure temperature and velocity field. In this paper, the technique theory, experimental set-up, calibration and procedure has been described. The study shows the applicability of PIT/V in vortex ring with thermal difference. It demonstrates that PIT/V is a helpful tool for analyzing vortex ring structure with heat transfer.目 錄 致 謝 ii 摘 要 iv Abstract v 目 錄 1 圖表目錄 3 符 號 表 5 第一章 緒論 6 1-1 研究背景與目的 6 1-2 全文概述 8 1-3 液晶顯像測溫技術概述 8 1-3-1 感溫液晶概論 9 1-3-2取像技術 12 1-3-3色彩學 14 1-3-4校準與影像處理 18 1-4 研究問題 19 1-5 文獻回顧 19 第二章 實驗設備與步驟 23 2-1 實驗設備 23 2-1-1 液晶顯像測溫技術（Particle Image Thermometry） 23 2-1-2 量測環境 26 2-2 實驗方法 28 2-2-1 感溫液晶粒子之校準率定（calibration of TLCs） 28 2-2-2渦環流場之量測 28 第三章 結果與討論 31 3-1 校準曲線 31 3-1-1影像轉化為數值 31 3-1-2 迴歸曲線 33 3-2 渦環之溫度分佈 34 3-2-1 冷渦環進入暖水域 34 3-2-2 暖渦環進入冷水域 37 3-3 渦環之速度、渦度分析 40 3-4 渦環之環流量、渦焓計算 42 3-4-1 環流量 42 3-4-2 渦焓 42 3-5 渦環之雷諾數、移動軌跡比較 43 3-5-1雷諾數 43 3-5-2 渦心距離 44 3-5-3 渦環中心位置與時間的關係 45 第四章 結論與未來工作 46 參考文獻 49 圖表目錄 圖1-1 各種液晶之結構（松本正一，1996） 56 圖1-2（a）膽固醇性液晶結構（P.J Collings, 1992） 56 圖1-2（b）膽固醇性液晶結構（K. Wozniak et al, 1998） 57 圖1-3 3-chip CCD之構造（M.R. Anderson et al, 2005） 57 圖1-4 CIE-十四個試樣物件（sample object）之反射光譜圖 58 圖1-5 RGB14161556 bytesapplication/pdfen-US液晶感溫液晶熱感液晶顯像溫度速度渦環溫度差PITPIVparticle image thermometryparticle image velocitrythermochromic liquid crystalvortex ringthermalvelocitytemperaturethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62592/1/ntu-95-R93543027-1.pdf