垂直往復移動式ㄇ型管道內混合對流之研究

Abstract

燃燒室內之活塞，其頂部直接與汽缸內之火焰接觸，除了承受爆炸瞬間的極大壓力外，亦 從燃氣中吸收了大量的熱量，若活塞頂部溫度過高，又不能及時冷卻，將造成活塞燒損或龜裂。 由先前的研究（93-2212-E-009-010、94-2212-E-009-006、95-2221-E-009-172）已可發現，如果 活塞的散熱管道內只有強制對流存在，而不考慮因為活塞高溫所產生的自然對流情況下，由數 值模擬計算所得的散熱效率，和由實驗設備所量測出來的數據極為吻合，表示數值模擬之程式 已發展的相當完善。 但考慮到引擎的運轉狀況多為直立式，爆炸的高溫使活塞散熱管道內的自然對流效應強 烈，散熱管道內流體的數值模擬必須包含強制對流及自然對流，產生極為複雜的混合對流狀 況，且活塞往復運轉本身即為和時間有關的暫態熱傳，方程式及流場都是極為複雜的物理現 象。因此，本研究將考慮自然對流與強制對流共存狀態進行數值模擬，並將所得結果和先前的 研究比較差異。另，接續上述的數值模擬研究，希望在散熱渠道的高溫面上加入多孔性介質， 以增強高溫面的散熱效率。研究的最後階段，可希望藉由實驗的方法來取得實際的流場數據， 以驗證數值計算的結果。 藉由此一研究的分析結果能對工業界實務應用上有所幫助，並提供活塞內部冷卻系統設計 的參考，達到節約能源的目標。