Abstract
本文是藉由低溫之噴流氣體與高溫之工作流體混合，來探討背向階梯熱流場中之壁面噴流效應，藉此模擬燃燒室壁面之固態燃料所產生的低溫熱解氣體對流場之溫度分佈與熱傳結構之影響。主要的實驗參數有二：1)壁面噴流量 (0?450 L/min)，2)階梯上游之進口溫度 (300 ?400 ℃)。階梯高度固定為1.5 cm。研究重點在於迴流區與剪流層間的熱輸送現象，流場之溫度混合效果及壁面熱傳特性。實驗方法是以127μm線粗之K-type熱電偶作溫度量測，包括全流場之平均溫度與溫度擾動量；並配合LDV 光學測速儀量測複接觸點隨噴流量及溫度之變化，同時得出以下重要結論： [1] 溫度場部份 1.在加入噴流後，整個迴流區乃至剪流層，其平均溫度均明顯隨噴流量之增加而降低，且迴流區內之溫度梯度亦有逐漸增加之趨勢，同時，噴流的冷卻作用在 0.4Xr 之後亦逐漸往自由流內擴散。 2.溫度擾動量在複接觸點上游之分佈存在有三個由不同原因造成之峰值，其中主峰值在分流點附近有最大值，而後向下游逐漸衰減；第二峰值出現在整個流場的壁面上方處；第三峰值則僅出現在剪流層之內側邊線上且較不明顯。 3.噴流對剪流層及迴流區之冷卻作用，係由兩種因素所造成：一是迴流區本身的紊流擴散作用，另一則是藉由流體的迴流運動使整個剪流層之溫度降低。 4.不論是進口溫度升高或噴流量增加，皆會使複接觸長度變短。 [2] 壁面熱傳部份 1.壁面溫度隨噴流量之增加而降低，且最大值皆位於複接觸區之下游，約 1.3Xr?1.5Xr 處，並不隨噴流量之大小有明顯改變。 2.壁面噴流會均勻的降低壁面熱傳量，且壁面熱傳量及熱傳係數均隨噴流量之增加而呈現一先昇後降的趨勢；最大值則位於複接觸點之後方，約 1.3Xr 附近(Q=300 & 450 L/min)。