Abstract
本研究旨在探討旋轉機械中徑向旋轉冷卻通道內之對流熱傳, 尤其著重於旋轉通道流之流動與熱傳機構。文中首先分析此種對流問題之一般性質, 包括數學模式及特徵現象。其次報告徑向旋轉等溫矩形通道內熱傳之實驗研究結果。本研究中, 首先基於實驗自動化原則而設計製造一旋轉熱系統之熱傳數據量測設備。測試模型通道之截面高寬比有0.2、0.5、1、2及5 五種, 旋轉速率可達每分鐘3000轉(rpm);主流之雷諾數由700 至20000,更涵蓋了內流場之層性、變遷性及紊性流區。強制對流、柯氏力誘導之二次流、離心浮力及截面高度比等各效應均將論及, 并給予合理之解釋。本文之末將提出一徑向旋轉半孔壁通道內層性混合對流之理論模式。藉由考慮離心力項之密度變化將離心浮力效應計入。賦予均勻壁面滲流及線性壁溫之邊界條件則可導出一相似方程組。旋轉、壁面滲流、黏性耗散、壓縮功以及壁面加熱狀況等效應對速度場、溫度場、表面摩擦、壓降以及熱傳率之影響均可透過相似解探討之。壁面滲流及離心浮力兩者可導致逆流現象; 而逆流之發生有場內逆流與壁面逆流兩種型式。有關此二型式之逆流及其相關之臨界條件文中均有詳細討論。不論有無壁面滲流, 本文所提出之相似模式對瞭解旋轉通道內之混合對流極有助益。