Abstract
本文旨在以實驗方法分析具多重方形截面助條對之矩形管道內紊流場結構。實驗方法為使用雷射測速儀 (LDV)對寬高比 2:1的矩形管道進行測量。量測時除了中心縱剖面之近似二維流場外, 更進一步對不同特性區域橫剖面之二次流場加以探討。在中心縱剖面所量測的紊流參數計有平均速度、紊流強度、紊流動能及三階矩量等。結果發現本文中週期性流場之再附著剪力層受游之高紊流強度影響, 渦漩厚度Λ之成長速度,較一般昔式階梯流場快了近一倍。中心縱剖面上之u',v',k 及-uv 的等值線在剪力層附近的分佈及行為有相似性, 且最大值皆發生在重新附著點上方0.5?0.8H 處。再附著區 -uv快速消散的情形與背式階梯流場相同, 顯示本文中之剪力層行為與後者相同。經檢視三階矩量後發現在再著區及下游部份與背式階梯流場有一致行為, 而剪力層上之三階矩量行為與背式階梯稍有不同。中心剖面的測量值與他人之理論計算結果比較, 發現k-ε-E及k-ε-A模式之結果在定性上尚能符合實驗結果, 然定量上對u',v',k 及 -uv的峰值位置與峰值大小仍不夠精確。比較上k-ε-A模式之結果較能符合實驗數據。在二次流場方面, 由於肋條的影響管道內之二次流平均速度較平滑管道約強10倍。而且二次流形態為 4個對旋的漩渦, 而非平滑管道的八個漩渦。雷諾正向應力差(W -V) 亦遠大於平滑管道。除速度場的測量外, 本文亦對中心及壁面靜壓力做系統性的測量分析。文中並利用統計方法來求得壓力全展週期性開始位置, 以分析開始位置與流場其他參數之關係。最後並利用壓力實驗結果求出管道摩擦係數 f與 ReD和節距比PR相關之經驗公式, 提供工程上之參考。