Abstract
本文針對含突張環形導管之圓狀噴流衝擊流力和熱傳特性作有系統的數值模擬與探討，其中所探討的流力特性包括噴管流場之發展狀態、噴管出口之速度分佈、沿著噴流對稱線上徑向速度梯度之變化、衝擊發熱面上摩擦因子之分佈及整個流場之流線分佈。另外，在熱傳特性的探討方面，則包括加熱衝擊面上停滯點之紐塞數(Nuo)、局部紐塞數(Nu)以及平均紐塞數。因在本研究中影響流場及熱傳特性之參數和條件有噴管之長度變化、雷諾數(Re)、噴管出口之速度分佈、噴流出口和衝擊發熱面間之距離、加熱面積之大小、加熱之方式、普蘭特數(Pr)、外環導管管徑之大小以及外圍環形導管之突張狀況，所以本文亦針對這些影響噴流衝擊熱流特性的參數作了一系列的探討。從本文的研究結果發現噴流出口至衝擊發熱面間距離與噴管直徑的比率(S)大於1時，噴管流場之發展與出口之速度分佈並沒有明顯地受到影響；但是在S小於1時，尤其在 0.5的情況，則很明顯地受到了衝擊發熱面的影響。通常在衝擊發熱面上靠近軸對稱線上的停滯區是熱傳特性最佳的區域，本文經過一系列的參數探討而合理地定義出停滯點的邊界層厚度；文中又針對停滯點的邊界層厚度、最大的表面摩擦因子和停滯點的紐塞數，分別提出了合理的經驗公式，以便有效地預測停滯區的流場和熱傳特性。在衝擊發熱面上之局部紐塞數也隨著雷諾數之增加而增加。當噴管長度與管徑比率從20倍變化到100倍時，它只對衝擊發熱面上0<R<0.5之區域的紐塞數有所影響；而在R□.5之區域，基本上並不會因噴管流體發展狀況而有太大的變化。同時，噴流出口和衝擊發熱面間之距離對衝擊發熱面上的局部紐塞數分佈也沒有明顯的影響。另外，當外環突張導管的管徑(Dc)增大時，在突張管壁及衝擊發熱面間所形成的迴流區強度則減弱；也因此，在衝擊發熱面上靠近外環突張導管處所產生的局部高峰紐塞數也隨著外環突張管徑的增大而降低。至於，外環導管管徑(De)之大小變化，則對於衝擊發熱面之紐塞數並無顯著的影響。在探討外環突張導管高度(Se)之影響時，則發現Se越小時，流體越不易流入外環突張導管所局限的區域內而導至流體在衝擊加熱面上提前產生流場分離現象。至於在探討相關參數對平均紐塞數的影響方面，在低雷諾數時，平均紐塞數隨外環突張管徑的增加而降低，但在高的雷諾數(Re□00)時則隨管徑之增加而增加。在探討外環突張管徑高度之影響方面，由於在小的Se時有流場提前分離的現象，故平均紐塞數隨高度的減小而降低。