有關繞垂直軸旋轉圓管之熱流分析，在三十五年前以來，就有屎少人對這方面作過研
究，不管在實驗與理論上都有相當的進展，然而這些研究鮮少考慮必然存在的向心浮
力。由於圓管的旋轉，因此於垂直旋轉軸的平面上產生驅動流體的科氏力與離心力，
若流體與管壁溫差相當時或熱傳率相當時，向心浮力的重要性便不可忽略，而二次流
、軸向流與溫度場的變雙氧水即決定於強制科氏力與自然向心浮力的大小。
本文的研究是繞垂直軸旋轉之圓管中，全展層流向水浮力效應之研究，其熱邊界條件
是等軸向溫度梯度及等周緣方向的壁溫。吾人利用渦流－流線轉換式推導統御方程式
，運用冪次律展開一組差分方程式，並利用ADI 數值方法疊代求解之。
吾人將對外流冷流體、內流熱流體、內流冷流體以及外流熱流體作一整體性討論。關
於數值結果，我們將討論格子點多寡對精確度的影響，討論二次流線與等溫線的變化
，以及0 °與90°角的軸速與溫度分佈圖，並綜觀磨阻與熱傳的改變情形。
結果顯示：
⑴垂直旋轉圓管中，外流冷流體與內流熱流體同屬熱傳減弱之流動，內流冷流體與外
流熱流體同屬熱傳加強的向心浮力與離心力對管壁附近軸向流動的助益或阻礙。因此
，若忽略必然存在的浮力效應，僅以強制對流考慮，將會高估熱傳減弱的磨阻係數及
熱傳效果，另外將低估熱傳加強流的磨阻係數及熱傳效果，而其誤差隨浮力效應的增
加而增大。
⑵數值計算顯示，不管熱傳減弱流或熱傳加強流，只要管流中的浮力效應有一定程度
時，截面二次流都會產生第二對旋渦。前者在圓管水平邊緣處，後者在圓管水平中心
處。而這第二對旋渦的產生，對於兩者而言，代表著不同的物理意義。前者表示逆流
的產生，後者表示熱傳效果的大幅增長。
⑶混合對流中科氏力的強制效果，維持了截面二次流的流動，並引致軸向的強制驅動
，使得磨阻係數與熱傳係數的增加。其增加的程度隨科氏力的加大而有顯著的增加。
然而向心浮力的自然對流效應，隨科氏力的增加而漸趨微弱。
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