Abstract
本文主要在從事於三維筒狀燃燒室紊流場的數值模擬。數值計算採用曲線正交座標， 有限容積法， 交錯網格系統，同時採用QUICK 對流項差分法以減少數值黏性，求解壓力場則為 SIMPLE algorithm 。紊流模式則採用 k-e模式及雷諾應力模式。另外亦就數值方法對紊流模式的預測能力而 討論。預測結果與實驗值比對下得知，描述流場決定於是否能正確預測噴流與渦漩流的交互作用，而控制此交互作用的則為紊流的結構。從結果可以觀察到 k-e模式預測較強的擴散性，以致於經噴流輸送過多的渦漩動量至燃燒室中心軸，而此渦漩流的發展則引起中心軸過強的逆向壓力梯度，造成中心線軸向速度大量縮小。而傳統雷諾應力模式則產生噴流擴散力不足的結果，致使燃燒室中心線軸向速度太強。反觀修正的雷諾應力模式則最能恰當的描述此一紊流的結構，正確描述渦漩與噴流的動量輸送，而獲得中心軸正確的渦漩速度場。另外噴流下游的渦漩速度發展及軸向速度衰減亦與實驗值吻合。除以上討論之外，亦就改變入口渦流葉片而增加入口渦漩動量對流場的變化進行討論。由所得結果可得知，本論文所採用的修正雷諾應力模式能成功的表現出因渦漩度增加及其在中心軸的衰減，而使中心軸逆向壓力梯度增大而造成軸向速度減少的現象。本論文內容分為七個章節，首先是第一章的第一節續論，說明本論文的研究動機與目的。第二節是文獻回顧，列出有關三維燃燒室流場的研究。最後一節簡單介紹本論文的主要內容。第二章為數學模式，其內容說明本論文所採用的平均流場方程式及三個紊流模式的方程式，及其物理意義。第三章為數值方法，內容再分為三小節。第一節說明計算區域的網格產生。第二節說明計算過程所採用的對流項差分法。第三節條列計算的燃燒室入口條件。第四節說明程式求解過程。第四章為結果討論，分別就swirl- er 1與swirler 2分別討論。第一節為swirler 1的結果討論，首先說明網格與數值方法對流場預測結果的影響，說明何種差分法最適合本論文使用。最後分析三種紊流模式對流場預測的結果。第二節說明提高swirler number所造成不同於 swirler 1的流場。最後一章為本論文的結論。