實驗研究調制加熱對矩形密閉空間內流場穩定性之影響

Abstract

本文以實驗方法研究一矩形密閉空間內流場的穩定性，矩形密閉空間之寬高比為10，長高比為15，上板溫度保持固定，下板以調制方式加熱使上下板溫度差呈現週期性變化T2-T1=ΔT(1+εcosωt)，利用可程式電源供應器調整電壓之波形與大小以達成調制加熱目的，並研究在輸入相同最大電壓時，切割不同等份電壓所得溫度波形變化與理論波形之比較。實驗中採用流場觀察法來判斷流場的穩定性。實驗的調制振幅範圍為0~0.6，無因次調制頻率為0.079、0.105、0.219及0.426。 實驗結果測得在非調制流場臨界雷里數為1631 62，與理論值1708有-0.88% ~ -8.14%的誤差。加入調制作用時，在低調制頻率(ω<0.426)，不論何種波形的溫度變化皆會使流場不穩定現象提早發生，且在低頻時流場的穩定性主要決定於振幅的大小，振幅愈大臨界雷里數愈低，流場不穩定性愈強，而實驗結果顯示調制振幅與臨界雷里數之偏移量呈現 Re~Rec/(1+ε) 的關係，與前人研究分析趨勢吻合。