底部加熱上板傾斜之矩形管中空氣混合對流的穩定研究

Abstract

本篇論文係藉由實驗研究，探討在底部加熱且上板傾斜的矩形管中，空氣 混合對流的穩定。比較特殊的是，此次實驗中所使用的梯形管寬高比是由 進口處的4 ，逐漸增加到出口處的12。在本次實驗中可由管道橫截面觀測 到二次渦流的結構，並且藉由量測橫向溫度分佈來瞭解在穩定及暫態時熱 的特性。雷諾數(Reynolds number) 及葛拉休數(Grashof number)對於渦 流結構的效應將會被詳細探討。此外，亦將量測矩形管及梯形管中橫向平 均的紐塞數 (Nusselt number)分佈，並將之作比較。本次實驗中，雷諾 數的範圍由5到102，葛拉休數的範圍由1.0E+4到1.7E+5。隨著浮力變數的 增加，在矩形管中由浮力所引起的渦流，將會由穩定層流狀態轉變成週期 性振盪，最後演變成混沌狀態。由梯形管的結果指出，由於管道的寬高比 隨著軸向距離增加，因此在下游區域會產生更多的渦流。但是在大部份的 實驗個案中，此種渦流強度較弱，且由於上板被傾斜的緣故，渦流較為穩 定。