本文係以理論分析繞垂直軸做等角速度旋轉之等壁溫圓形管流,在水動力及熱的全展 流(hydrodynamically and thermally fully-developed flow )條件下之強制層流 對流問題,其中包括了軸向柯氏力(axial coriolis force)及軸向熱傳導(axial coducation)之考慮。 本文利用相對運動中動、靜參考系間的向量關係式推導出一個全展層流下,正式模式 旋轉(orthogonal-mode rotation)之圓管流運動方程式,包含了相對低、中及高轉 速之情況。在溫度場部分,本文假設在熱的全展流及等壁溫條件下,容積溫度(bulk temperature)與壁溫之差呈指數行為單調遞減,因此得到了一個二維特徵值能量方 程式,其中包括了軸向熱傳導之考慮。 在以往的文獻報告中,均是在假設某種程度之相對轉速下,而將其中非線性項忽略以 簡化問題,本文將從相對低轉速連續預測到相對高轉速,文中將顯示軸向柯氏力之效 應。在麊效應驄略之下,旋轉效應將使得流動阻力係數及熱傳係數增加,當軸向柯氏 力顯著時,軸向速度場發生很大之變化,結果阻力係數驟增;熱傳係數則依不同之流 體有迴異之變化,對Pr<1 的流體,軸向柯氏力效應有降低熱傳效果之作用,對Pr> 1 的流體則有加強熱傳效果之作用。 本文的數值方法採用Patankar的冪次律(Power law ),對軸向柯氏力項非線性行為 有極穩定之收斂效果。本文所預測的結果與實驗值比較有相當的吻合。
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