標題: 轉動同心圓球間暫態熱傳之分析
Heat transfer in a fluid between two concentric rotating spheres
作者: 黃玉枝
HUANG, YU-ZHI
曲新生
QU, XIN-SHENG
機械工程學系
關鍵字: 同心圓;暫態熱傳;分析
公開日期: 1992
摘要: 摘要 本文以有限差分數值方法來分析轉動同心圓球間之暫態熱傳問題。兩同心球間充滿符 合Boussinesq近似條件之不可壓縮、黏滯性、牛頓流體,內外球表面分別維持均勻溫 度及均勻角速度,並且假設旋轉對稱,對於此轉動二維(2-D width swirl) 問題,本 文以渦度-流線函數解析法(vorticity-stream function formulation)來處理r-80方 向動量方程式,以角動量函數處理0 方向動量方程式。其中角動量方程式渦旋傳遞方 程式及能量方程式以交替向隱蔽法(A.D.I. method) 求解,而修正流線方程式則以連 續超鬆弛法(S.O.R. method) 來求解。 相關於本問題之重要無因次參數為,內外球半徑比7(radius ratio) ,轉速比 u(angular velocity ratio) ,普蘭特常數Pr(prandtl number),雷諾數 Re(Reynolds number) 以及Gr/R2e,藉由參數之變化探討流場及溫度場分布。 在本文中,第三章探討轉動同心圓球等溫流體流場問題,考慮之範圍 u=0.0302<7<0.556,10<Re<2500 本文並且獲得僅有內球轉動的條件下,無因次轉矩 L 與雷諾數Re和半徑比7 之關係式。第四章為轉動同心圓球強制對流熱傳問題,範圍為 Pr=1及7;u=0和8;7=0.5和0.667;50<Re<2000 。並且發現內球高溫轉動,外球低溫 靜止時,中高雷諾數(Re>200),溫度場於赤道面附近之等溫線產生幾近尖角狀之變形 ;而本文以數值方法求得,當內球高溫靜止,外球低溫轉動時,Re>200出現似Taylor 渦漩。第五章討論轉動同心圓球間自然對流傳熱傳及流場問題,所考慮之範圍為 Pr=1及7;8<u<0;7=0.5 和0.667 ;1<Re<5000,1<Gr/R2e<2×105 。藉改變這些無 因次參數,來探討流場之變化及熱傳特性。本文之結果發現,當Gr/Re2<1時,流場將 殘留強制對流之流場型態;Gr/Re2=1時,則視雷諾數之大小決定其流場分佈;而 Gr/Re2>>1 時,幾乎為自然對流之流場特性,並且發現形成似Benard渦漩,在本文之 討論範圍內,禍漩數目隨Gr/Re2之增加而增加。
URI: http://140.113.39.130/cdrfb3/record/nctu/#NT812489018
http://hdl.handle.net/11536/57360
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