小角度傾斜平管中混合對流空氣之渦流結構觀測

Abstract

本篇論文係針對空氣於一底部加熱且寬高比為12的傾斜管道中,藉由流場 觀測及溫度量測來探討管道傾斜角度對三種主要渦流結構的影響.此三種 渦流結構可於水平管道中產生,分別是橫向渦流(transverse rolls).縱向 渦流(longitudinal rolls)及混合式渦流(mixed rolls),本實驗的角度範 圍介於+20degreee與-20degree之間以探討順向對流(aiding convection) 及逆向對流(opposing convection)對渦流結構的影響．研究顯示在一定 的角度範圍內混合式渦流仍能維持其主要結構特性,而橫向渦流則對傾斜 角度非常敏感,只有在極小的傾斜角度範圍內方能維持其結構特性. 在大 傾斜角度時,無論是順向對流或逆向對流皆會使橫向渦流結構破壞並進而 轉換成不規則的渦流結構.研究亦顯示橫向渦流的對流速度 (convection speed)及溫度振盪頻率受傾斜角度的影響甚小.而角度對穩定的縱向渦流 結構的影響亦不大,但對不穩定的的縱向渦流結構而言,大角度的順向對流 及逆向對流則會使其渦流結構變形.