本文係在探討一個繞平行軸做等角速度旋轉之矩行二維密閉容器熱傳研究。旋轉流場 之熱傳在軸承、磁碟機、電動機(electric machineries)以及其它旋轉機械上常可 見到,而這些熱元件的冷卻設計與熱傳分析極為重要。本文即以理論分析模擬:利用 流線函數一渦度公式,求解密閉容器的對流熱傳現象,分別考慮在不同熱邊界條件、 旋轉效應(離心浮力、壓縮功)、寬高比效應對熱傳效果的影響。計算所得的熱流狀 態分別以流線圖以及等溫線圖表示;熱傳的狀況則以局部Nusselt數分佈圖表示。然 後進一步作分析工作,以便對此系統熱流特性及熱傳機構有所了解。 經分析得: ⑴旋轉時所產生離心浮力與壓縮功能夠增加熱傳效果,不同的寬高比(亦即不同的幾 何形狀),所增強的效果不同。當一定GrΩ數,AR=1或0.5 時,G Ω≦0.1 熱傳效果 較好,但AR=0.2 時,若G Ω>0.1 則熱傳增強效果最好;AR=2.0 時熱傳效果最差。 ⑵所有物質均隨著GrΩ數之增加,熱對流隨之增加,但相同GrΩ數下,液態金屬的對 流強度卻較空氣物質為弱。一般而言,隨著熱對流增強,Nu最大可增加二倍至三倍之 間;壓縮功效應增強,亦使Nu最大可增加二倍至三倍之間。 ⑶在一定GrΩ≧105 ,G Ω值增加時,會使流線函數之最大絕對值Ψmax 變小且位置 有所變動,可以發現有二次滑游或三次滑漩的產生;等溫線愈加扭皿且愈靠近垂直壁 面更加密集。 ⑷從局部熱傳係數分佈圖來看,壓縮功效應影響甚巨,將來可以提供關於旋轉式密閉 容器的研究與評估,並用所分析的結果,對此容器的材料設計及溫度控制作定性上的 了解。
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