實驗研究有限圓柱間之調制流場

Abstract

本研究以實驗觀察方法探討兩有限長同心圓柱間調制渦旋流的流場現象。考慮同心圓柱之內圓柱半徑為29mm，以調制的角速度 轉動，外圓柱半徑為60mm，保持靜止。內外圓柱半徑比為 ，長距比範圍為 ，上下邊界與外管或內管相接，工作流體為車用特重機油與R68特級循環機油。實驗中調制振幅 ，無因次頻率 介於0.2∼85之間，吾人以流場觀察法觀測在不同上下邊界與不同長距比時流場發生不穩定的臨界值。 從實驗結果得知，在本文所考慮的兩種型式邊界條件下，渦旋流旋轉方向相反。當長距比大於8時內管以高頻調制旋轉，臨界雷諾數接近非調制旋轉時的臨界雷諾數，隨著頻率的降低，臨界雷諾數的偏移量逐漸增大，在低頻時，其臨界雷諾數趨近於 ﹔長距比降至6以下，臨界雷諾數明顯低於非調制旋轉時的臨界雷諾數，表示流場在長距比大比在長距比小時有更好的穩定性，調制流場在長距比為4且高頻時，上下邊界與外管相接比上下邊界與內管相接有明顯穩定現象。而在低頻時，流場的穩定性主要決定於振幅大小，振幅愈大穩定臨界值越低，流場不穩定化的程度愈強。