垂直密閉同心圓柱內熱輻射效應對自然對流與雙擴散現象之研究

Abstract

本論文主要係利用數值方法對垂直密閉同心圓柱內熱輻射效應對自然對流 與雙擴散現象之影響做一詳細探討。同心圓柱內之介質具有吸收 、放射 、但不具散射之灰體流體。其輻射方程式乃採用 P1近似法與discrete- ordinates方法解之。而其Navior-Stokes及能量方程式乃 採用 Projection與SIMPLEC方法來處理。第一部份，對輻射方程式所採用之方 法做一詳細推導與驗證。 二部份而言，分兩個主題來探討熱輻射效應對 自然對流之影響。 (一)內環為一高溫面，其結果顯示熱輻射可增加其熱 傳量，並使其流場趨於平滑。就本研究而言，在不同的傳導輻射參數比， 其平均紐塞數 (Nusselt number)與展旋比之關係為，而其與內外徑比之 關係為。 (二)其內環受一等熱通量。就不同之雷萊數(Rayleigh number) 而言，其平均紐塞數與傳導輻射參數比之關係為。而就不同之光學厚度而 言，其平均紐塞數與雷萊數之關係為 。第三部份而言，主要探討熱輻射 效應對雙擴散現象之影響。在路易士數(Lewis number)為1情況下，不考 慮熱輻射效應，其熱傳量與質傳量是相等。當熱輻射效應存在時，此現象 已不復存在。第四部份，考慮熱輻射效應在多孔性介質內對雙擴散現象之 影響。其結果顯示，在路易士數大於1時，熱輻射效應嚴重影響其流場與 濃度場結構。當浮力比介於-0.85與-0.5之間，其質傳量隨其輻射效應增 強而漸減。