倾斜往运动物件在道内之混合对热传研究.pdfVIP

中國機械工程學會第二十四屆全國學術研討會論文集 中原大學 桃園、中壢 中華民國九十六年十一月二十三日、二十四日 論文編號：A07-0027 傾斜往復運動物件在流道內之混合對流熱傳研究 1 2 許燦輝 、許展彰 1 高雄應用科技大學機械學系教授 2 高雄應用科技大學機械學系研究生 人[6] 、以及Gau 等人則探討流體流經振動的圓柱對 摘要 流場結構和熱傳特徵的影響，結果顯示，提升圓柱之 本文以數值計算方法來模擬求解微極流體 振動頻率和振幅可以有效提高圓柱的熱傳效果。Yang 在兩平行板之通道內之混合對流熱傳問題 。兩平行 和 Fu用數值方法模擬流場中垂直振動的矩形柱 板之通道左面為進口端，流入等溫且固定流速之流體 對流場和溫度場的變化，結果發現，當矩形柱之振動 經過通道從右面的出口端流出。進、出口端均為完 速率與振幅提高時，流場變化較劇烈，熱傳量會提升。 全發展流。上下平行板面為絕熱壁面。在管道的放置 本文所使用微極流體做探討，而微極流體 一方形加熱塊且以一定週期傾斜上下來回震動運動。 （micropolar fluid ）是為含微懸浮粒的非牛頓系流 統御方程式推導由完整的穩態二維不可壓縮流體之 體，與牛頓流體相異的地方 ，是不再將流體視為均質 Navier-Stokes 方程式加入微極流體之方程推導得之。 而考慮微粒本身的微旋轉（microrotation ）及流場之偶 微極流體方程式之推導首先由A.C. Eringen[1]提出，配 應力（ couple stress ），所 以在處理微極流體運動時， 合微極流體定律之提出將牛頓流體擴展至非牛頓流 除了流體整體運動速度外，需加入微粒本身角速度 體的應用。數值計算上是以三次樣線換方向定置 法 （angular velocity ）的作用。就實用觀點來論，微極 (SADI ；Spline Alternating-Direction Implicit Method ） 流體可以廣泛地用來解析聚合物流體懸浮物液液晶 在個人電腦上求解。無因次化轉換後的統御方程式以 等複雜性高的流體 。 然而，非 牛 頓系統流 體 其 流線、旋渦函數、角動量及溫度函數等表示，並得 構造方 程 式較複雜，在分析上自然就較牛頓系流體 到穩態的熱傳效應。而影響熱場的數值參數 主要有 困難 因此以非牛頓流體為工作介質的通道內之分析， Re 、Gr 、R參數。本文探討當改變不同參數時對整 當然就較為缺乏。因此，針對微極流體在一個通道裡 個水平通道流場情形以及 加熱塊在水平通道的熱傳 的自然對流熱傳研究對工程設計師是一 個相當重 影響。 要的議題。 關鍵字 ：移動熱塊，三次樣線法，混合對流 2. 物理方法 1. 前言 2.1 物理模型 所有在混合對流的研究領域中，通道內混合對