Abstract
在目前熱流分析的領域中，利用套裝軟體來分析一些熱流的問題，已是一種普遍的現象。但這些熱流的套裝軟體中，在流體性質設定的部份，通常只允許使用者設定一個固定的流體性質。而如果流體經過了極大的溫度與壓力的變化，此時流體的熱力性質則會有相當大的差異，倘若我們仍將流體的熱力性質看成定值，想必在分析結果上會造成相當大的誤差。 然而，我們選定了一套三維的熱流計算程式－CFX，作為分析的工具。為了能夠滿足我們所要分析的問題，我們則必須將CFX中設定流體熱力性質的部份，修改成可隨溫度和壓力改變的狀況，以確保分析結果的準確度。此外，我們亦針對CFX中的雙相流模式部分進行瞭解與探討，期使我們能進一步的瞭解CFX計算雙相流問題的能力。 在本論文中便著重在CFX程式中雙相流模式的探討與使用；水和水蒸汽之熱力性質的計算模式；以及修改CFX中所內附的使用者副程式三個部份。首先，我們除了對於CFX的一般計算模式及雙相流模式有相當的瞭解外，而我們也實地的運用這些雙相流模式來分析一些簡單的案例，此則使我們更加瞭解了CFX程式中，計算雙相流的均質模式與多流體模式的差別，以因應我們在雙相流問題上的分析。而後，文中也包含了一套計算水和水蒸汽熱力性質的數值模式，而此套數值模式亦能完整的，並準確的預測水和水蒸汽在次冷、飽和以及過熱狀態下的各個熱力性質，而其所計算出來的結果也均在我們可容許的誤差範圍內。並且，本論文中也介紹了CFX內所內含的使用者副程式，並實地的修改了這些副程式，用它們來計算可變密度、比熱以及黏滯度，使得這些流體的性質能夠隨著溫度與壓力而變化，而且我們也的到了滿意的結果，使CFX能夠更精確的進行流場的分析。而如此一來，我們即可將以上的結果用來分析實際的案例，而增加其實際案例分析結果的可靠度。It's common to analyze fluid dynamics and heat transferproblems withcertain CFD software.Normally, thermodynamicproperties of the fluids in the code are considered constant.This assumption will result in considerable errors forsituations where large variations in pressure and temperature ofthe fluid are involved. In the present thesis, we adopted thethree dimensional computational fluid dynamic code, CFX4.1.Forthe our purposes, it is necessary to modify the CFX code tocalculate the thermodynamic properties of the fluidwithdifferent temperature and pressure. Besides, it is veryimportant to understand and improve the associated two-phaseflow models in the codeif one is looking for more precisenumerical predictions. A thorough review on two-phase flowmodels in the CFX code was conductedto provide with us afundamental understanding on the use of two-phase flow modelsand CFX command files,and the difference between homogeneousandmulti-fluid model. The current study also found that thedeveloped numerical models yielded thermodynamic properties ofwater and steam under various thermodynamic states withinacceptable accuracy. Finally, we have discussed the structuresand modifications of the user subroutines in the CFX code. Wehave also demonstrated on how to use these subroutinesto analyzecases with variable densities,specific heats and viscosity. Theresults are justified and found satisfactorily.