垂直渠道中暫態層流混合對流之橢圓型方程式分析

Abstract

本篇以數值方法分析垂直渠道中可能發生迴流之暫態層流混合對流之流場及熱傳特性 。僅就浮力效應反作用之情形討論，並用SIMPLER 方法解構圖型統御方程式。 文中將分兩部分討論，首先是兩壁對稱冷卻，其次是單壁冷卻，另一壁絕熱。結果顯 示，對稱冷卻條件時： （一）較大反向浮力，使得細長形迴流提早出現，但與Pr及Re之關係卻相反。 （二）連穩定所需時間隨Gr／Re2 及Pr增大而增長。 （三）較強之迴流使得冷卻段出口處之紐塞數提升。當反向浮力足夠強，平均紐塞數 會隨時間發生擺動。 （四）考慮壁之熱容，使暫態過程系統的變化延遲。 非對稱冷卻條件時： （一）非對稱條件形成迴流較對稱條件早，且向上游非冷卻區滲透；其餘現象與前述 （一），（三）相同。 （二）連穩定所需時間隨Pr增大而增長。 （三）暫態過程速度及溫度有超越的現象，當反向浮力加強，速度及溫度場會隨時間 發生擺動。 此研究相關於電子包冷卻系統，平板式太陽能集熱器等原理，對於了解渠道中暫態過 程之流場，溫度場的變化及散熱情形有莫大助益。