密閉空間內高雷利數自然對流之數值模擬分析

Numerical Analysis of High Rayleigh Number Natural Convective Heat Transfer In A Rectangular Enclosure

林柏峰(Po-Feng Lin)

指導教授 ： 林誠興

元智大學/工程學院/機械工程學系/碩士(1995年)

摘要

在具隔板效應的密閉區間中由於溫度梯度所引起的對流行為，涵蓋了一些
工程技術領域，如建築物火災行為的安全分析、室內隔間能量的傳遞行為
、室內通風空調的設計、電子機器的冷卻技術等皆為其應用範圍。特別是
對於許多環境與空調設計者而言，由於建築物內空氣流動的方式是影響空
調效率、空氣品質及室內舒適度的重要因素，因此可說設計過程中的重要
參考資訊之一。本文將就特定的展弦比、Ra 數、Prandtl 數、隔板數來
探討密閉區間內溫度場、流場及熱傳效應的變化情形，並與實驗值做比較
以確定電腦模型的可靠度。本論文最主要的目的在於研究高溫照射下建築
物內空氣的流動行為與其熱傳現象以供環境與空調設計者參考；而上述參
數的範圍如下：展弦比為0.5到1之間，Rayleigh數在1.17e8 到 1.167e11
到之間，Prandtl 數為 0.71 的空氣為工作流體隔板數則從0至2片。

關鍵字

自然對流 ； 雷利數

並列摘要

The turbulent natural convection in a two dimension rectangular
enclosure with vertical divisions is investigated in this
thesis by using numerical calculations.The numerical simulation
model is based on the computational fluid dynamic software－
PHOENICS.In the model, horizontal walls and partitions are
assumed to be adiabatic while the vertical walls are maintained
at constant temperatures.The numerical calculations are carried
out with air as working fluid Prandtl number is 0.71, for
Rayleigh numbers in the range 1.17e8to 1.167e11 and aspect
ration from 1.0 to 0.5. The enlosure heat transfer is improved
as the Rayleigh numbers increase. The flow pattern and Nusselt
number are strongly affected by the height and the number of the
partitions.The simulation results arein good agreement with the
available experimental data.

並列關鍵字

natural convection ； Rayleigh numbar