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負責單位:動力及系統工程學系車輛組負責教授:王樂民教授(焊接技術開發)、朱子文副教授(陸用載具構型與運動性能設計)甲車浮游穩定度分析:橫搖穩定度與扶正力矩:扶正力矩定義為通過 $B_1$ 之浮力作用線與通過 $G$ 之重力作用線不位於同一條直線上,而產生扶正力臂,此時浮力與重力將會產生使船扶正的力偶,亦即扶正力矩。定傾中心計算:針對車輛進行相關力學計算以評估穩定性。甲車幾何構型簡化:利用簡化後的幾何構型執行浮游運動流場數值模擬,可大幅降低流場網格數量之使用,加快各項算例之計算時間,以利快速獲得分析結果。流力數值分析:採用前處理(Rhino 建模、Gridgen 建立流場網格)、中處理(Fluent 軟體設定與計算)、後處理(Fieldview 或 Tecplot 流場分析)之程序進行分析。

圖為國防大學理工學院動力及系統工程學系車輛運動系統與焊接技術開發研究成果介紹,內容包含焊接技術開發、陸用載具構型與運動性能設計,以及甲車浮游穩定度、定傾中心計算、流體數值分析與車輛結構模型建立等研究成果,應用於軍用車輛設計與性能評估。

負責單位:動力及系統工程學系車輛組  負責人:侯光煦 教授  研究目標與實驗系統:  研究旨在建立實驗模型,以證明電磁力可應用於加速彈體。  透過數據累積分析尋求設計參數,為國軍未來的研發設計提供參考。  電源系統規劃分為控制電路(用於運作控制與發射啟動)及軌道電源供給電路。  關鍵組件設計:  軌道結構:設計分為兩段,包含初段以電木製作(長 50cm,寬 1cm)以高壓氣體提供初速,以及後段以銅軌製作以利用高壓大電流產生勞倫茲電磁力加速彈體。  彈體設計與測速:彈體設計規格為長 1.5cm、寬 1cm、高 1cm,重量約 6~8 克。為確保接觸力,設計中採用彈性張力片,並使用測速範圍為 10~7000 ft/sec 的光感式測速器進行量測。  全系統構造:包含控制電路模組、高壓電容組(提供瞬間電流釋放)、軌道系統及光感式測速器。  射擊實驗與觀察:  測試結果證實該模型可將彈體加速至 1~3 倍音速。  實驗發現 75%~86% 以上的電能於射擊過程中損耗,轉化為彈體及軌道表面的能量損失,多數為摩擦及電燒蝕與熱散逸。  結論與未來研究:  現有條件下,該模型已證明可產生足夠電磁力以加速彈體至 3,375ft/sec 的三倍音速。  未來研究將針對軌道與接觸材料強化、彈體構型設計強化、電容量充足及各項系統控制效能進行跨領域的研究,並進一步建立更完善的實驗流程與設計。

圖為國防大學理工學院動力及系統工程學系高能武器及表面處理工程研究成果介紹,內容涵蓋電磁砲實驗模型之電源控制系統、軌道結構設計、彈體設計與測速系統、射擊實驗及性能分析。研究透過實驗驗證電磁加速技術可提升彈體速度,並分析軌道與彈體接觸面之磨損與能量損失情形,作為高能武器技術發展之研究基礎。

載具動力設計與高強度合金研究成果介紹內燃機動力系統設計及測評:  負責人:周志正 助理教授  主要內容包含內燃機的動力系統設計及其相關效能測試評估  載具燃料電池動力性能測試技術:  負責人:侯光煦 教授  研究涉及燃料電池動力性能的測試技術,並呈現燃料電池的構造(包含端板、氣體流道、密封墊片、碳電極、氣體擴散層與雙極板)  高強度合金結構分析與設計:  負責人:曾有志 助理教授  研究架構基於「材料三角形 (Materials Triangle)」,涵蓋了材料選用/設計及製程 (materials selection/design and processing)、微組織/特性分析 (microstructure/characterization) 以及功能/性質 (performance/property) 三大面向

圖為國防大學理工學院動力及系統工程學系載具動力設計與高強度合金研究成果介紹,內容包含內燃機動力系統設計與性能測試、載具燃料電池動力技術開發,以及高強度合金材料之結構分析、材料特性量測與設計應用研究。圖中展示引擎測試設備、燃料電池結構示意圖及材料分析儀器等研究成果。

八輪甲車浮游設計研究成果介紹 計畫團隊:  計畫主持人:朱子文 副教授  共同主持人:劉宗龍教授、蘭真副教授、潘冠呈助理教授  數值水槽技術研究:  包覆車體流場網格配置:計畫藉由包覆車體的網格塊隨甲車運動而移動,以減少流場網格重疊,避免車表附近網格喪失的狀況,進而加快計算速度。  數值波浪水槽開發:團隊已完成波浪中甲車運動之複雜流場模擬,並致力於開發複合式動態網格與滑移網格處理技術,以符合未來輪型甲車兩棲作戰能力之設計要求。  浮游甲車流場數值模擬:  三維流場計算域建構:採用特定流場網格建築策略,在執行甲車動態流場模擬時,能有效降低計算域總網格數並縮短計算時間。  縱搖與起伏運動動態研究:研究分別針對甲車航速 0.51 m/s (1 節) 至 3.60 m/s (7 節) 所對應的甲車縱搖與起伏運動進行量化分析;模擬結果顯示,甲車航速越快,其所衍生的縱搖與起伏運動物理量越大。  不同航速車頂泛水研究:計畫模擬了航速 1 節 (0.51 m/s) 與 7 節 (3.60 m/s) 在不同模擬時間 (5.0秒、6.0秒、7.0秒) 下的車頂泛水情況。

圖為國防大學理工學院八輪甲車浮游設計研究成果介紹,內容包含數值水槽技術開發、浮游甲車流場數值模擬、縱搖與起伏運動分析,以及不同航速下車頂泛水現象研究。研究透過流體力學模擬與數值分析方法,評估甲車於水面航行時之穩定性與流場變化,作為浮游性能設計與驗證之參考。

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