Abstract
本文主要以數值分析三維, 穩態, 流體為不可壓縮層流 (3 dimensional, steady s-tate,incompressible, laminar flow), 平行排列鰭片 (Fin arrry)內之強制對流流場及溫度場, 考慮鰭片本身為等溫及配合熱傳導兩種模式求解。鰭片及底板周圍流體熱對流方程式為三維邊界層方程式, 底板及鰭片等溫時, 研究其進口效應, 考慮鰭片熱傳導效應時, 則配合熱對流方程式與鰭片熱傳導方程式聯立, 這是一般所稱共耦問題。鰭片熱傳導方程式基於薄板 (Thin Fin) 假設, 為二維橢圓型方程式。在本文中, 流體方面利用渦度–速度法(Vorticity-Velocity method),DuFort–Frankel法,冪次律(Power law) 及連續鬆弛法(S.O.R.)等數值方法, 疊代求解至收斂。而共耦問題則聯立流體邊界層方程式與鰭片熱傳導方程式, 分別求解, 彼此疊代求解至收斂, 分析其熱傳遞係數, 摩擦係數, 溫度分佈等特性, 對不同參數如: 雷諾數, 普郎特數等做比較。並比較兩種不同模式在相同幾何形狀, 材料, 雷諾數, 普郎特數, 相同流體下解出的熱傳係數, 截面溫度分佈。進一步了解鰭片列熱傳及流場特性。由本文的數值研究得知鰭片列強制對流在進口區, 諾塞數與摩擦係數變化趨勢類似。在低雷諾數, 低普郎特數, 以及低間距寬度比時沿軸向下降趨勢較較劇烈。而流體邊界及熱邊界層在鰭片, 底板交接處, 即角落附近最厚, 至鰭片尖端最薄。故熱傳遞係數, 前者較低而後者較高, 兩者相差對熱邊界層而言, 在等溫鰭片假設時較不明顯,考慮共耦時較明顯。在高雷諾數, 高普郎特數時, 較適用於傳統假設外圍流體為均勻熱傳遞係數。熱傳導參數Ω愈小, 即流體熱傳導係數乘以鰭片寬度相對於鰭片熱傳導係數乘於鰭片厚度愈小時, 愈適用於等溫鰭片假設, 在本文中得知Ω=0.01 以下, 約可視為等溫鰭片。本文與實驗比較結果發覺頗為相近, 可為將來鰭片研究及設計之參數。