數值模擬不同幾何型態的噴流特性

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Title:	數值模擬不同幾何型態的噴流特性
Authors:	周漢源;Han-Yuan Zhao
Contributors:	機械工程研究所
Date:	2001-07-17
Issue Date:	2009-09-21 11:33:34 (UTC+8)
Publisher:	國立中央大學圖書館
Abstract:	本研究為模擬一噴嘴噴流，在層流、穩態的狀態下，因受不同物理參數（如雷諾數、普朗特數… … .等）的影響，從不同幾何形狀的噴嘴中噴入一渠道中，探討其對衝擊面上的熱傳影響。首先藉著模擬狹縫形噴嘴噴流噴入一頂部恆溫，四周絕熱且有對稱特性的渠道內，來探討雷諾數（Re）、普朗特數（Pr）、噴嘴到衝擊面距離（H）與不同形態的入口速度剖面… … .等物理參數與幾何形狀上的差異，與文獻做比較與討論，來了解噴流的流線結構與熱傳特性等性質。接著模擬圓管形噴嘴噴流在一軸對稱且頂部恆溫，四周絕熱的渠道中，與狹縫形噴嘴噴流比較彼此間的熱傳特性差異，其中圓管形噴流適合於小區域的取熱，而狹縫形噴嘴噴流適合於大面積的取熱。除此之外，圓管形噴嘴噴流的模擬還針對在有或無限制面渠道內，流體在不同雷諾數與高度（H）下，流線與熱傳表現，當低雷諾數（Re£600）時限制面對熱傳所形成的影響極微；600<Re<1200 時則受限制面所影響的系統熱傳因受次滯留循環區影響而較不佳；當Re>1200 時又因次滯留循環區強度弱而兩者間熱傳表現無異。對於因均一形入口速度剖面帶來的剪應力所造成局部奈塞爾數（Nu）最大值偏移現象，探討其與高度（H*）間的關係，高度越大時則Nu 最大值會向內漸漸移動。另外因HEM長晶法中，衝擊面直徑尺寸對長晶溫度梯度形成有重要影響，故對此我們模擬衝擊面直徑對熱傳的影響，當衝擊面直徑（Di）越小時，所得平均奈塞爾數越佳。最後進入研究主體，在圓管形噴嘴噴流中討論水渠道的加入，形成一新型的熱交換器系統，藉著水來幫助氣體取熱，減少氣體的耗費。針對此系統模擬討論在不同氣體流速與水流速的關係下，對取熱 II 方式產生的改善，以得到控制HEM 長晶時所需之溫度生長梯度。水的加入對取熱有一定的改善，只是水增加對增加取熱量的效果不是很明顯，因此適當的增加噴氣量會得到更佳的取熱效果。
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