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研究生:鄭穎駿
研究生(外文):Cheng Ying-Chun
論文名稱:風扇流場中之旋轉式散熱機構
論文名稱(外文):Heat Transfer Enchancement by a Rotating Bar in the Cooling Fan Flow
指導教授:傅武雄傅武雄引用關係
指導教授(外文):Fu Wu-Shung
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:機械工程系
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:散熱
外文關鍵詞:Heat Tarnsfer Enchancement
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本文主要目的為利用數值計算與實驗方法,研究在風扇所產生的流場中,發熱元件表面加裝旋轉運動機構對其流場與溫度場之影響,旋轉運動機構與發熱元件表面接近,並且在發熱元件表面上持續做旋轉運動,藉由旋轉運動破壞發熱元件表面的溫度邊界層,使低溫流體直接與發熱元件表熱面接觸,由於旋轉運動機構不停的旋轉運動,因此發熱元件表面上之溫度邊界層不斷的被破壞與重新生成,藉此種散熱機制可達到增加熱傳效率的目的。
在數值計算流場方面採用k-ε紊流模式,利用有限體積法求得風扇與旋轉運動機構之流場與溫度場分佈,在實驗方面利用熱線及熱電偶量測風速及溫度分佈,並以熱傳實驗方法驗證數值計算之結果,結果顯示發熱元件之熱傳性能,明顯受其相對於風扇位置之影響,在風扇中心軸下方之發熱元件其散熱性能欠佳,靠近風扇葉片外緣之發熱元件其散熱性能較優越,而在發熱元件表面裝設旋轉運動機構後,藉由旋轉運動機構的轉動,確實可明顯提升發熱元件之熱傳性能。

The main purpose of this article is to study the heat transfer enhancement by a rotating bar on the heated surface in the cooling fan flow. The characteristics of flow and thermal fields are analyzed with both numerical and experimental methods. When the rotating bar moves on the heated surface it can destroy the thermal boundary layer of the heated surface and makes cold flow to get contact with the heated surface. In this way the heat transfer performance of the heated surface can be more efficient.
In the numerical analysis, the finite volume method is applied to solve the flow and thermal fields, and the k-ε turbulent model is adopted to solve the governing equations of the flow field. In experimental investigation, hot wire and thermal couple are used to measure the velocity of fluid and the temperature of heated surface. The numerical and experimental results show that the heat transfer performance of heated surface is affected by the location relative to the fan. The heated surface below the center of cooling fan has low heat transfer performance. On the contract, the heated surface below the outside blade of cooling fan has better heat transfer performance. After installing the rotating bar on the heated surface, the heat transfer of the heated surface is to be improved remarkably.

中文摘要…………………………………………………………Ⅱ
英文摘要…………………………………………………………Ⅲ
致謝………………………………………………………………Ⅳ
目錄………………………………………………………………Ⅴ
圖目錄……………………………………………………………Ⅶ
表目錄……………………………………………………………Ⅹ
符號表……………………………………………………………ⅩⅠ
第一章 緒論…………………………………………………1
第二章 物理模式……………………………………………9
2.1 物理分析模式……………………………………9
2.2 葉片設計方程……………………………………17
第三章 數值方法……………………………………………19
3.1 數值分析方法……………………………………19
3.2 數值計算…………………………………………23
3.3 邊界條件…………………………………………25
3.4 網格………………………………………………26
第四章 實驗方法與設備……………………………………29
4.1 實驗設備…………………………………………29
4.2 加熱裝置…………………………………………32
4.3 測溫裝置…………………………………………38
4.4 風速量測系統……………………………………39
4.5 旋轉運動機構……………………………………39
4.6 實驗步驟…………………………………………… 44
第五章 結果與討論…………………………………… 47
5.1 噴流中旋轉運動機構與高溫面之熱傳分析… 47
5.2 風扇與加熱片間之熱傳性能分析………………66
5.3 風扇流場中旋轉運動機構與加熱片之熱傳分析82
5.4 實驗結果…………………………………………105
5.5 實驗不準度分析…………………………………119
第六章 結論…………………………………………………122
參考文獻………………………………………………………123

參考文獻
1. B. N. Pamadi and I. A. Belov, “A Note on The Heat Transfer Characteristics of Circular Impimging Jet,” Heat Mass Transfer,Vol.23,pp.783-787.
2. C. Cau and C. C. Lee,“Impingement cooling flow struction and heat transfer along rib-roughened walls,” Int. Heat Mass transfer,Vol.35,No.11,pp.3009-3020,1992.
3. Y. J. Chou and Y. H. Hung, “Impingement Cooling fo an Isothermally Heated Surface With a Confined Slot Jet,” Journal of Heat Transfer.Vol.116,pp.479-482,May 1994.
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5. S.C. Morris, J.J. Good and J.F. Foss,“Velocity measurements in the wake of an automotive cooling fan,” Experimental Thermal and Fluid Science,No.17,pp.100-106,1998.
6. 莊昀儒,“PC風扇性能測試之研究”, 國立清華大學碩士論文 , 1998.
7. 胡文彧,“風扇流場之數值模擬與量測”, 國立交通大學碩士論文, 1998.
8. 葉時行,“散熱基座的熱傳性能分析”, 國立交通大學碩士論文, 2001
9. 王可男, “往復運動薄塊對噴流中壁面熱傳影響之研究”, 國立交通大學博士論文, 2001.

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