移動平板對三維矩形管道混合對流熱傳增進之研究

Abstract

本研究利用數值方法研究移動平板對三維矩形管道混合對流熱傳增進之研究，並探討對高溫壁面的熱傳增益。數值計算方面，採用ROE法解Navier-Stokes方程式並且在方程式中加入Preconditioning法。利用MUSCL法求解網格交界面的通量，而程式因為在使用Preconditioning時，加入Artificial time term 時，已破壞了整個統御方程式，因此需使用Dual time stepping疊代使其在Artificial domain 收斂時才能進入下一個真實時階，利用LUSGS Scheme疊代以求出下一時階物理量。在許多應用例子中，溫差常常大於30K，因此Boussinesq assumption不適用。 由數值計算的結果得知，在穩態底部加熱管道中，浮慣比越小，熱傳效果越好。在管道內加入一往復式移動薄板，薄板較高時，薄板向前移動時之慣性力較強，在薄板前進方向上的流體受到擠壓而向前加速流動，當薄板向前移動會造成流體會向薄板後方遞補類似迴流效應而有較大的向下速度向量，可提升熱傳效率。此外隨著薄板移動速度的增加，薄板前進方向上的流體受到擠壓而向前速度越快，邊界層的破壞與生成較為頻繁，使的熱傳量大幅提升。水平與垂直管道中，垂直管道之物理模式對熱傳增益之效果較好。