Abstract
本文乃利用數值計算方法，針對單一垂直有限長之等熱通量渠道和垂直有限長之等熱通量渠道組間自然對流現象作一系列的研究。在文中所探討的相關變數範圍為Prand-tl 數0.7;Rayleigh數 1,4-35000;和渠道長寬比1.5 。經過一系弄計算區域大小的測試後發現，當延伸邊界的長度大於板長的15倍時，此具有Dirichlet 邊界條件的計算區域可準確地用來處理垂直有限長渠道組間的自然對流問題。在探討渠道入口處的流體型態時發現，當Rayleigh數小時，只有渠道入口正上游區域之流體被誘導進入渠道內；然而，當Rayleigh數大時，被誘導進入渠道內之流體不僅來自渠道入口之正上游區域，而且有部份來自其上游側向區域。由本文有關渠道組間熱傳特性的結果得知，在一特定渠道長寬比時，渠道之軸向局部Nusselt 數隨Rayleigh數增加而增大。而對於平均 Nusselt數而言，當渠道長寬比和Rayleigh數皆很小時，所得的平均Nu數和已有的文獻中對一長渠道的平均 Nusselt數結果有明顯的差異。至於對渠道的誘導Reynolds數而言，本文針對單一垂直有限長渠道提出一誘導 Reyn-olds數和 Rayleigh 數的關係式。然而，將有限長渠道組所得的誘導Reynolds數和此關係式的結果相互比較，其相對誤差隨渠道長寬比的減小而增加。當單一有限長渠道及有限長渠道組的長寬比大時 (例如A=5)，其最大無因次溫度值趨近於已知文獻中對一長渠道所得的實驗值；然而在 Ra 數及渠道長寬比皆小時( 例如A=1)，本研究的結果與已知這實驗值有明顯的差距。最後，探討有關渠道入口的溫度分佈，因為在Rayleigh數和渠道長寬比皆小時，軸向熱傳導對渠道入流體之溫度分佈有明顯的影響：所以只有在 Rayleigh 數和長寬比皆很大時，才能假設渠道入口之流體溫度為一均勻之大氣溫度分佈。也因此，只有在R-ayleigh 數和長寬比皆很小時，才能合理地假設渠道入口流體之速度為全展流分佈；而當Rayleigh數和長寬比皆很大時，渠道入口的速度則可假設成一均勻的數度分佈。