Abstract
本文以雷射測速儀詳細量測彎管流場以及二維和三維燃燒室側向進氣突張式燃燒室流場，研究範圍：在紊流參數上分別量測了平均速度、紊流強度、雷諾剪應力、紊流動能、高階次相關性、紊流結構參數以及動量、雷諾剪應力和紊流動能平衡方程式、頻譜分析、紊流時間與長度尺度；其它參數則為頂板位置與雷諾數對流場之影響。此外文中亦以k-ε紊流模式進行二維流場之理論計算，其結果並和雷射測速儀所量得實驗數據比較，又流場視覺法於文中亦被用於研究流場之二次流結構。經本文之探討，發現彎管之截面長寬比愈小，其二次流愈強，愈不易產生分離流，此結果對燃燒室側向進氣道的設計提供了有用的參考。在二維燃燒室的量測研究中，發現流場存在著7 個特徵區 (頂板區、入口區、對喳區、似噴嘴區、二次旋區、發展區以及完全發展區) ，每一個特徵區各具有不同的流場行為。文中亦發現高階相關性係數的峰值都位於次高階相關性係數梯度大的位置上；又雷諾應力和紊流動能比值之紊流結構參數值為0.15，和一般紊流模式k-ε-A所用0-.3不相同；由雷諾應力傳輸方程式和紊流動能方程式中亦可發現在二次迴旋區的再附著點上具有非常大的壓力- 應變值與紊流消耗率值, 並由消耗率與平均速度梯度得到與一般k-ε紊流模式所用的經驗常數相近之值；由頻譜和紊流尺度研究中得知對衝區的紊流時間尺度最大，似噴嘴區的軸向漩渦群隨分流線接觸壁牆分裂為二的現象。二維燃燒室流場中除了以雷射測速儀量測外，並以皮托管量測壓力以證實動量守恆，又和理論計算值比較，結果十分符合。有關雷諾數和頂板位置之效應，由實驗結果顯示出，在高苗諾數下，二維燃燒室的再附著點和對喳停滯點位置對雷諾數不敏感，而頂板位於側向入口前端0.5 倍燃燒室管高時較為理想。三維燃燒室流場之量測結果顯示，除了存在類似二維流場的頂板主迴旋區和較弱的二次迴旋區外，尚存在有兩對螺旋流分別自對衝區往上、下游衰減，而且由流場視覺法發現流場存在著軸向游渦，其大尺度振蕩頻率為低頻(0.5Hz) ，文中並對軸向漩渦變化的型態提出－能階障觀念予以解釋。在關雷諾數和頂板位置之效應則和二維流場雷同。由以上研究之結果，吾人可對側向進氣突張式燃燒室等溫流場之紊流結構有進一步了解，並有助於理論計算者紊流模式之建立。