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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:林清貴
論文名稱:往復運動對半封閉渠槽的流場與熱傳影響之數值模擬
論文名稱(外文):Numerical simulations of reciprocating effect on fluid flow and heat transfer in a semi-closed cavity
指導教授:劉通敏劉通敏引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:動力機械工程學系
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:80
中文關鍵詞:往復運動半封閉渠槽的流場與熱傳影響之數值模擬
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本文以理論計算方法,分析半封閉渠槽在靜止與往復運動下的流場與熱傳特性。此一主題主要應用於內燃機引擎活塞內冷卻通道之熱傳增益,其相關的研究文獻甚為缺乏,本文之數值模擬時機因而顯得格外適當。由於先前相關的實驗研究文獻,大多專注於往復運動強制管流長時間平均(Long time average)之熱傳特性探討,缺乏相位平均(Ensemble or phase average)之熱傳資訊,及流場與熱傳結果之相互驗證,故本文計算結果除了與實驗結果比較驗證外,在數據分析方面,透過相位平均與長時間平均來探討所模擬管道在往復運動下之流場與熱傳特性。文中首先求解二維不可壓縮Navier-Stokes方程式,採用非交錯格點,並利用PISO法來解決壓力與速度間偶合的問題,紊流模式則採用了k-ε紊流模式與2-Layer紊流模式模擬,方程式對流項以QUICK做差分,其時間有一階準度,空間則有三階的準度;其次求解三維不可壓縮Navier-Stokes方程式,數值方法與二維時相同,紊流模式則只採用了k-ε紊流模式。本文所採用之工作流體為空氣,研究的參數分別為雷諾數介於5000~12000間、往復數介於0 ~ 0.058間,格拉氏則在460~520間。
第一章 緒 論
1-1 前言
1-2 文獻回顧
1-3 研究動機
1-4 研究目的 第二章 理論分析
2-1 統御方程式
2-2 紊流模式
2-2-1 k-ε-E 紊流模式 .................................. 7
2-2-2 雙層紊流模式 ..................................... 7
2-2-3 邊牆函數 ......................................... 8
2-3 浮力效應 ............................................. 10
2-4 無因次化分析 ......................................... 10
2-5 邊界條件 ............................................. 12
第三章 數值方法
3-1 有限體積差分法 .................................... 14
3-2 暫態之對流 — 擴散通量之差分 ....................... 14
3-2-1 數值離散法 — QUICK .............................. 14
3-2-2 暫態對流 — 擴散通量之差分 ....................... 16
3-3 壓力 - 速度修正法 ................................. 16
3-4 非交錯網格系統 .................................... 20
3-5 代數方程式解法 .................................... 22
3-6 收斂標準 .......................................... 23
第四章 凸型管道結果與討論
4-1 靜止管道之流場與熱傳 ............................. 24
4-1-1 靜止下管道流場 ................................. 24
4-1-2 靜止下管道熱傳 ................................. 26
4-2 往復運動下凸型管道之流場與熱傳 ......................... 27
4-2-1 往復運動下管道流場 ............................. 27
4-2-2 往復運動下管道熱傳 ............................. 28
4-3 往復數對熱傳影響 ....................................... 29
第五章 結論與建議
5-1結果摘要 ..................................... 30
5-2 主要貢獻 ............................................. 31
5-3 未來建議 ............................................. 32
1.Chang, S.W. and SU, L. M.,1997, “ Influence of Reciprocating Motion on Heat Transfer Inside a Ribbed Duct with Application to Piston Cooling in Marine Diesel Engines,” Journal of Ship Research., Vol. 41, No.4, PP. 332-339.
2. Chang, S.W., Su, L.M., Hwang, C.C., and Yang, T.L.,1999, “ Heat Transfer in A Reciprocating Duct Fitted With Transverse Ribs,” Experimental Heat Transfer, Vol.12, PP. 95-115.
3. Chang, S.W., 2000, “ Heat Transfer of Orthogonal-Mode Reciprocating Tube Fitted with Twisted-Tape,” Experimental Heat Transfer, Vol.13, PP.61-86.
4. Chang, S.W., Su, L.M., Morris. W.D. and Liou, T.M., 2002, ” Heat Transfer in A Reciprocating Anti-Gravity Open Thermosyphon,” Submitted to International Journal of Thermal Science.
5. Fusegi T., 1996,“ Numerical Study of Turbulent Forced Convection In a Periodically Ribbed Channel with Oscillatory Through Flow,” International Journal of Numerical Methods In Fluids, Vol. 23, PP.1223-1233.
6. Kim, S. Y., Kang, B. H. and Hyun, J. M., 1998, “ Forced Convection Heat Transfer From Two Heated Blocks in Pulsating Channel Flow,” International Journal Heat and Mass Transfer, Vol. 41, No.3, PP. 625-634.
7. 賴若飛 “ 有限常的圓形通道進行往復運動時之熱傳研究 ”,國立成功大學造船及船舶機械工程研究所碩士論文,1999.
8. 劉謹德 “ 通道內設凸起物往復運動時混合對流之熱傳研究 ”, 國立成功大學,造船及船舶機械工程研究所,碩士論文,2001.
9. 黃睿哲 “ 往復通道加裝凸起物紊流場觀察與數值模擬分析 ”, 國立成功大學,造船及船舶機械工程研究所,碩士論文,2001.
10. L.C. Fang, D. Nicolaou, J.W. Cleaver., 1999, “Transient Removal of a Contaminated Fluid From a Cavity,” International Journal of Heat and Fluid Flow, Vol.20, PP.605-613.
11. Launder, B.E., and Spalding, D.B.,1974, “The Numerical Computation of Turbulent Flows,” Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol.13, PP.269-289, 1974.
12. H. C. Chen and V. C. Patel.,1988, “Near-Wal Turbulence Models for Complex Flows Including Separations,” AIAA Journal, Vol.26, No.6.
13. Issa, R.I., 1995, “Rise of Total Pressure In Frictional Flow,” AIAA Journal, Vol.33, PP.772-774.
14. Leonard, B. P.,1979, “A Stable and Accurate Convective Modeling Procedure Based on Quadratic Upstream Internpolation,” Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol.19, PP.59-98.
15. Rhie, C. M.,and Chow,W.L.,1983, “Numerical Study of the Turbulence Flow and Airfoil with Trailing Edge Seperation,” AIAA Journal, Vol.21, PP.1525-1532.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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