張正杰 / 工研院材化所
國際流動動力學會議 (Twenty-first International Conference on Flow Dynamics; ICFD)自2004年以來每年舉辦一次，已被公認為是流動動力學領域規模最大、最重要的國際會議之一，並在促進國際研究合作方面發揮重要作用。本屆會議特別關注能源相關主題，如清潔能源、氫能、自然能源等，聚焦流體動力學、超臨界流體等新穎技術開發。
特邀講座分享
本研討會為國際流體動力學領域頗負盛名之會議，涉及領域眾多，分享講者踴躍，故主辦單位採多場次同時舉行，因此筆者只能就部份內容進行分享。本次研討會在特邀講座方面邀請三位知名學者來分享，分述如下。
1. Boundary Layer Control with Moving Surfaces
講者：Prof. Jonathan F. Morrison (Imperial College London, UK)
講者檢視以移動表面控制邊界層分離的實驗研究，並探討兩種利用表面波來降低摩擦阻力的方法。一種方法採用Kagome格子產生流體層下的行進波(Travelling Surface Waves)，另一種則利用優化的超材料(Metamaterials)設計。
本文提出的 Kagome 格子結構表面波動技術與超材料設計，為邊界層控制與降低阻力提供新的可能性，特別是在高雷諾數下的表現。相較於傳統固定式渦流發生器，這些方法具有：①即時可調控性，可依據流場變化調整表面形狀；②高能量效率，透過內建的結構特性(如auxetic結構)，減少額外能量需求；③多功能應用潛力，不僅適用於航空航太領域，也可應用於風力發電、車輛流體動力學等領域。如果這些技術能夠成熟化，將對飛機燃油效率、環保減碳、甚至自動駕駛車輛的空氣動力學設計帶來巨大的影響……
圖三、Kagome晶格：未變形結構的三角形陣列(紅色虛線)及帶有固定點的變形結構(黑色連續線)。紅色菱形顯示位移表現為垂直正弦波
圖四、1 × 1 m2格子，其上黏有預拉緊的矽膠皮
超臨界流體的相關議程
2. Analysis of Fluctuations of Supercritical Region CO2 by Small Angle Neutron Scattering (SANS) Experiments and MD Simulations
小角中子散射(SANS)實驗與MD模擬分析超臨界區CO2的波動
摘要
透過小角中子散射實驗與分子動力學模擬，研究超臨界CO2在接近臨界點及偽臨界線附近的分子聚集態。結果顯示，密度波動隨密度增加而平滑，分子分佈從氣液混合逐漸均勻化。
研究重點
作者研究結合小角中子散射(SANS)實驗和分子動力學模擬，研究scCO2在臨界點附近的密度波動與分子聚集行為。SANS實驗裝置如圖十六所示，從實驗結果顯示，隨密度增加，分子間隙逐漸縮小，並由氣液混合態過渡到均勻液態，模擬結果與中子散射數據高度一致，如圖十七所示。
關鍵結果
1. 密度越高，密度波動越小，分子分佈越均勻，顯示超臨界CO2逐漸從氣態特徵轉變為液態特徵。
2. 溫度升高時，分子間的低密度區域逐漸消失，說明……
圖十六、(a)壓力室設計；(b) 安裝在小角度中子散射裝置
圖十七、用於分析空間參數變化的分子動力學模型配置和局部切割
4. Kinetics of Methanol/Ethanol Assisted Oxidation of Ammonia in Supercritical Water
超臨界水中甲醇/乙醇輔助氨氧化動力學
摘要
在流動反應器中研究甲醇/乙醇輔助氨在超臨界水(SCW)中的氧化裂解動力學，並建立詳細的化學動力學模型。同時驗證不同醇類對氨氧化速率與產物選擇性的影響。
研究重點
本研究聚焦於甲醇和乙醇在超臨界水氧化(SCWO)過程中促進氨分解的機制。利用流動反應器實驗和詳細的動力學模型，探討氨與醇類化合物的協同效應。實驗結果顯示，甲醇/乙醇濃度的變化顯著影響自由基生成與氨的裂解效率，如圖十九、圖廿所示。對NH2自由基與HO2、NO2及NO反應的敏感性分析如圖廿一、圖廿二所示。
關鍵結果
1. NH₃主要透過HO2自由基進行氧化，並生成 NO2、N2O 及 N2。
2. 甲醇可增加自由基濃度，加快NH₃氧化，但過量的甲醇會……
現況與未來
本屆ICFD 2024研討會的主題涵蓋廣泛，主要有以下幾個顯著的技術趨勢與發展方向：
1. 高精度數值模擬技術的發展：現今流體力學研究越來越依賴數值模擬技術，其中計算流體力學(CFD)已成為研究核心。本次會議展示多種改進的湍流模型(Turbulence Model)，如大渦模擬(LES)、直接數值模擬(DNS)等。許多學者還分享基於機器學習的CFD模型，提升模擬效率與準確性。
2. 微流體與生物流體的應用：微流體技術在生醫領域的應用越來越廣泛，如微型實驗室(Lab-on-a-chip)、藥物輸送系統等。會議討論生物流體動力學(Biofluid Dynamics)，其中包括---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。