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LED磊晶製程設備內旋轉效應對於熱流場影響之改進研究
(2011)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）
目前LED晶粒製造中主要的磊晶技術乃採用有機金屬化學氣相沉積 (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)，這項技術已被廣泛應用在製作高亮度LED、太陽能電池薄膜、以及其他光電元件上。影響磊晶過程的主要因素有：反應室幾何形狀、反應壓力、進氣構造、以及反應氣體流量等，以上因素均影響反應腔體中的流場性質以及基板溫度分佈，和磊晶品質有高度相關性。一般磊晶反應均在基板高速旋轉下進行，而此旋轉效應將使熱流現象更為複雜。為進一步了解反應室內之流場分佈，本計畫預計使用粒子影像測速儀(Particle Image Velocimetry, PIV)來做流場觀察及測量；設計不同之進氣機構(圓孔式、長槽式、複合式)，研究其在反應腔體內的流場均勻性；同時改良進氣(上方進氣、斜角進氣、下方進氣)以及排氣方式、以減少擾流之發生；研究不同進氣流量、基板加熱溫度、以及轉速下，旋轉基板上之熱浮力效應和重要實驗參數對流體穩定度之影響。本計畫希望藉由以上的研究，了解受旋轉效應而造成的流場變化，改善有機金屬化學氣相沉積平台內之流場性質，藉以增進磊晶之均勻性以及品質，進而提升國人自製LED磊晶設備之技術水準。
具高熱通量元件流道內之薄霧流熱傳增強研究
(2013)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）
近年來因工業上對冷卻技術要求日增，傳統之單相冷卻方式已無法滿足需求。薄霧流冷卻為極具前景之技術，可應用於未來氫能渦輪機及電子系統之散熱。將薄霧流送進發熱元件之通道中，其在表面形成一微細液膜之蒸發現象能大幅移除熱量，冷卻效果遠高於一般常見之強制熱對流冷卻。此方法可應用於相對較低及均勻溫度下移除高熱通量，在較長的通道系統中能覆蓋較大的熱傳面積，和利用噴霧直接衝擊到發熱表面上之噴霧衝擊冷卻方式不同。實際應用上高熱通量元件有不同幾何大小及配置，將引起不同的迴流或流體再接觸等二次流現象，將影響薄霧流冷卻之效果。本計畫將進行薄霧流之流體特性及熱傳現象之研究。在第一年計畫中，建構同時量測薄霧流液滴大小及速度場之量測裝置，利用較便宜發光二極體照明方式，取得粒子陰影影像來計算流速及粒子大小，此種方法具有結合粒子影像測速儀流場量測與雷射都卜勒粒子大小量測的優點；在第二年中，將研究薄霧流之熱傳，需利用第一年所完成之量測結果，研究薄霧流速度場及形成薄霧之粒子大小對流傳之效應。針對較常見之發熱元件分佈如長方體或圓柱體陣列等之排列方式，研究薄霧流冷卻之效果。研究結果可用於未來的的設計上增進薄霧冷卻的效果，以推廣未來在工業上之應用。
具高熱通量元件流道內之薄霧流熱傳增強研究
(2012)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）
近年來因工業上對冷卻技術要求日增，傳統之單相冷卻方式已無法滿足需求。薄霧流冷卻為極具前景之技術，可應用於未來氫能渦輪機及電子系統之散熱。將薄霧流送進發熱元件之通道中，其在表面形成一微細液膜之蒸發現象能大幅移除熱量，冷卻效果遠高於一般常見之強制熱對流冷卻。此方法可應用於相對較低及均勻溫度下移除高熱通量，在較長的通道系統中能覆蓋較大的熱傳面積，和利用噴霧直接衝擊到發熱表面上之噴霧衝擊冷卻方式不同。實際應用上高熱通量元件有不同幾何大小及配置，將引起不同的迴流或流體再接觸等二次流現象，將影響薄霧流冷卻之效果。本計畫將進行薄霧流之流體特性及熱傳現象之研究。在第一年計畫中，建構同時量測薄霧流液滴大小及速度場之量測裝置，利用較便宜發光二極體照明方式，取得粒子陰影影像來計算流速及粒子大小，此種方法具有結合粒子影像測速儀流場量測與雷射都卜勒粒子大小量測的優點；在第二年中，將研究薄霧流之熱傳，需利用第一年所完成之量測結果，研究薄霧流速度場及形成薄霧之粒子大小對流傳之效應。針對較常見之發熱元件分佈如長方體或圓柱體陣列等之排列方式，研究薄霧流冷卻之效果。研究結果可用於未來的的設計上增進薄霧冷卻的效果，以推廣未來在工業上之應用。
複合式冷卻技術對於內冷卻通道中熱傳和壓力降之影響
(2009)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）
超音波霧化之流體與熱傳增強研究
(2014)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）
輻射熱能與波浪運動對波浪發電機組性能之影響研究
(2013)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）
波浪發電為極具潛力之海洋能利用方式。以離岸波浪發電機而言，其佈放位置為開放的海洋，隨著季節變化其所接收之輻射熱能將有巨大變化，因此對機組之溫度產生影響；另外，由於海洋波浪具不同之運動模式，也將影響機組內部之熱對流現象，進而影響散熱結果與機組性能。根據目前初步計算顯示，在冬季與夏季時波浪發電機組之表面溫度差異可達 45 ˚C 以上，而表面熱點之溫度將更高達 75 ˚C 以上。此種現象將影響內部熱對流現象，並使熱能較不易從表面散失。而隨著未來波浪發電機組之功率逐漸上升，在此密閉腔體內之高功率元件將造成更嚴重的散熱問題。本計畫將使用一實驗模型模擬波浪發電機組內部腔體，利用改變腔體外圍之溫度模擬太陽輻射熱能之影響；另外將設置一振盪平台以模擬波浪運動對熱對流之影響。實驗參數將參考台灣周圍之太陽輻射熱能與波浪條件，並以與工研院合作之波浪發電機組為設計實驗腔體之依據，使得實驗數據能應用於台灣未來開發相關波浪發電系統之參考。
迷你流道中的薄霧流熱傳研究
(2015)
劉耀先
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Liu Yao-Hsien
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國立交通大學機械工程學系（所）