葉片式渦流產生器之對流熱傳

Abstract

本份論文是以數值方法研究在圓管內插入葉片式渦流產生器的流場與熱傳 分析，統禦方程式建構在非正交曲線座標上，利用有限體積將方程式離散 化，網格則使用非交錯式的格點佈置，再以 SIMPLE 法則求解代數方程式 ，計算時流場的 Reynolds number 為 2000，Prandtl number 是 5，在 管子入口的速度為完全擴展形式，入口溫度分怖有兩種形式，一種是均一 溫度，另一種是完全擴展的溫度分佈。當流體流過葉片式渦流產生器誘導 出次級速度，在葉片出口後短距離內形成軸向渦流，軸向渦流可以導致熱 傳的增強，然而壁面的磨擦及壓降的損失亦增大。軸向渦流的強度可以環 流量大小表示。對葉片幾何進行測試，發現增加葉片的軸向斜率對於熱傳 的增強有很大的幫助，增加葉片的貫穿高度，減少葉片的軸向長度及使用 上凹的葉片形狀皆可增加葉片的軸向斜率。此外，計算結果亦顯示採用五 個葉片的渦流產生器有較好的性能。