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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳偉男
研究生(外文):Wu, Wellen
論文名稱:週期性變曲率彎管流場與熱傳之研究
論文名稱(外文):A NUMERICAL STUDY OF FLOW AND HEAT TRANSFER IN A CURVED PIPE WITH PERIODICALLY VARYING CURVATURE
指導教授:楊儒楊儒引用關係
指導教授(外文):Yang, Ru
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1994
畢業學年度:82
語文別:中文
中文關鍵詞:週期性變曲率進階
外文關鍵詞:periodicallyvaryung curvaturemarch
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彎管流因具有次流場的特性,故可增強熱傳效果,因此其重要之應用為熱
交換器之熱傳增強。諸如平板熱交換器,瓦斯熱水器,鋼鐵石化工業的預
熱,冷凝,廢熱回收,甚至液態冷卻核子反應器等。文獻中彎管流之彎管
流之研究多為平面彎管流及加上扭率作用之螺旋狀彎管流等,但文獻文獻
中卻甚少有週期性變曲率彎管流之研究。週期性變曲率彎管流和平面彎管
流同俱應用之重要性,許多熱交換器之設計即需週期性變曲率彎管流,明
顯的實例為S型週期性變曲率彎管之太陽能集熱器 。本文是利用Simpler
algorithm 藉進階方法(marching technique)計算週期性變曲率彎管速度
場和溫度場及壓力梯度和熱傳特性等。彎管進口之速度場為拋物線型(
parabolic velocity profile),進口流體溫度為等溫,彎管加熱方式為
等壁溫 (constant wall tempetature) 加熱;計算結果與相關文獻比較
,頗為吻合,文中並提出Re,Pr及彎管形狀參數 a, k等之層流,以解其速
度場及溫度場的影響。本文即將以數值方法解析週期性變曲率彎管內流場
變化及熱傳特性,並進而作為相關應工程設計之參考。結果顯示平均扭塞
爾數(Nu)隨著a,k,Re,Pr的增加而增加,軸向壓力梯度也隨著a,k,Re的增
加而增加,熱傳摩擦比也隨著a,k,Re的增加而增加,但非線性式的增加。
亦即設計週期短,振幅大的週期性變曲率彎管,應可得到最佳的熱傳摩擦
比。在本文的研究裡,流場、壓力、溫度場及Nu數等為了要適應主流方向
的改變,將會有一個相位延遲(Phase lag)。本文組織與章節本文共分為
五章,各章的內容簡述如下:第 一 章 闡明本文之研究背景,對相關
之研究作一回顧,並說明本文之研究主題。第 二 章 列出基本的假設(
assumption),支配方程式(governing equations),邊界條件等。相關的
無因次參數及Nu數及熱傳摩擦比等並將定義及說明如何計算求得。第 三
章 描述數值方法的計算步驟及收歛標準等。第 四 章 比較及討論各
種情況的計算結果,並用圖示出平均Nu數與各參數間的關係。第 五
章 將本文之研究心得做一結論,並建議未來的研究方向。
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