Abstract
本文以實驗方法，探討在含有壁面噴流之背向階梯流場中，進口氣流與壁面噴流兩者之動量與能量傳遞特性對流場結構之影響；並討論進口氣流在高、低溫時，流場結構所可能造成之改變，重心放在迴流區內流場結構與流場型態對高溫熱傳冷卻的影響。實驗進行將對低速流做定性之光學流場觀測，同時藉由溫度量測與壓力量測，量得流場定量的變化。透過這些資料，可清楚分析造成流場形態改變的重要因素，並瞭解不同的流場型態所存在的冷卻效果。在學術研究上對於分離流場的蒸散冷卻表現提供一更清楚的發展機制，並可提供其概念在實際散熱元件設計上。 在本文的常溫與高溫流場觀測中，可歸納出四種流場模態的變化。主進口氣流若是在高溫條件之下，流體的動量與密度因素將造成流場型態的改變，經過比較討論後建議以質量流率比或動量比為主控制參數將會是較好的分析工具。從溫度場的分布來看，在固定進口速度的條件下，降溫曲線的表現明顯受到流場形態所主導；而在固定進口質量流率的條件下，進口溫度的改變將造成流場冷卻降溫的明顯變化，顯示進口質量流率這項參數對溫度改變的重要性。 若以壓力場的分布為指標，發現與四種流場模態的變化有重要的關聯性，主進口流的升溫效應導致進口動量損失或壁面噴流的動量效應明顯發揮作用這兩項因素，皆會造成低壓迴流中心位置往下游移動，而使流場型態產生改變。 以暫態溫度場之發展可明顯看出在流場溫度尚未穩定前，流場降溫冷卻明顯由流場型態所主導，低溫區並非初期就出現在受熱板附近，隨著噴流不斷加入，冷卻區域才逐漸轉而從壁面附近開始發展，建立起熱防護機制。