圓盤加長後，增加葉輪直徑對流場的影響 (d=3D/4，D=T/2)

我們將葉輪直徑從原本的 100mm(D=T/3)加長為 150mm(D=T/2)，再從不同的 間隙與傾角分析流場的變化。

4.8.1 葉片加長時，葉片傾角對流場的影響 (C=T/2)

首先我們分析葉片間隙為 150mm(C=T/2)，由流場流線圖(圖 4.32)可以發現即 使葉片傾角調降為 25 度，流場的型態改變依然不明顯，仍然為徑向流場，與前 面幾節的結果相比較，我們可以得知葉片加長後，徑向流動變的更加強烈，軸向 流動變的很不明顯，因此流場變化也不明顯。

觀察圖 4.33 在各個角度的功率數與葉片的攪拌數，功率數、κ*與ε*都是隨 著角度的增加而逐漸升高，接著觀察攪拌數，葉片尖端的攪拌數隨著角度增加而 增大，攪拌效率則是隨著角度增加而減小。

我們可以發現到葉片加長後，軸向流動變弱，徑向流動增強，流場變化變得 很不明顯，因此我們推測在當圓盤增長為 d=3D/4，葉輪直徑增長為 D=T/2，葉片 間隙為 C=T/2 時並無明顯的臨界角存在。

4.8.2 葉片加長時，葉片傾角對流場的影響 (C=T/3)

接下來我們把葉片的中心高度由 C=T/2=150mm 調降為 C=T/3=100m 來觀察葉 片間隙對於流場的影響。

圖 4.34 為不同葉片傾角的流線圖，我們可以觀察到葉片傾角在 39 度以前是 軸向流場，葉片傾角到達 40 度以後是徑向流場，葉片角度由 39 度改為 40 度時，

流場由軸向轉為徑向流場。

接下來我們觀察流場變化最大的兩個角度的垂直剖面壓力分佈(圖 4.35)，圖 中顯示葉片傾角為 39 度時，葉片範圍內圓盤上方為高壓區域，圓盤下方為低壓 區域，葉片下方的壓力梯度變化非常明顯。葉片傾角為 40 度時，葉片範圍內的 圓盤上下方皆有高壓區域，葉片外側上方為低壓區域，在容器右方壁面發現一個 壓力梯度變化明顯的高壓區域，對照圖 4.34 流線圖可知攪拌槽內流體撞擊壁面 產生上下兩個循環的分離點正好在此高壓區域內。

觀察圖 4.36，功率數、κ*與ε*隨著角度的增加而逐漸升高，功率數在葉片 傾角為 40 度時突然地減少，之後再隨著角度增加而升高。觀察攪拌數的變化，

葉片尖端流出量隨著角度增加而增大，當葉片傾角由 39 度轉為 40 度時，葉片尖 端的流出量突然增加，葉片下方的流出量反而減少，可以得知葉片傾角在 39 度 前為軸向流場，達到 40 度以後就轉為徑向流場，葉片傾角為 39 度時葉片區域內 流體總流出的量比 40 度來得大，攪拌效率會隨著葉片傾角角度增加而減小，當 葉片傾角由 39 度轉為 40 度時，攪拌效率會突然增加，之後再逐漸減小。

綜合以上所述，我們推測圓盤加長(d=3D/4)後，在葉片間隙為 100m(C=T/3) 時，葉輪直徑為 150mm(D=T/2)時的臨界角度為 39 度。

4.8.3 葉片加長時，葉片傾角對流場的影響 (C=T/4)

我們將葉片間隙 C 固定在 75mm (C=T/4)，觀察圖 4.37 同樣可發現到葉片傾 角在 62 度以前流場為軸向流場，63 度以後就轉為徑向流場。

觀察流場變化最大的兩個角度的垂直剖面壓力分佈(圖 4.38)，圖中顯示葉片

傾角為 62 度時，葉片範圍內圓盤上方為高壓區域，圓盤下方為低壓區域，葉片 下方的壓力梯度變化非常明顯。葉片傾角為 63 度時，葉片範圍內的圓盤上下方 皆有高壓區域，葉片外側上下方皆有一低壓區域，在容器右方壁面發現一個壓力 梯度變化明顯的高壓區域，我們可知攪拌槽內流體撞擊壁面產生上下兩個循環的 分離點正好在此高壓區域內，且此高壓區域的位置比較靠近葉片中心位置。

接下來比較各個角度的功率數與攪拌數(圖 4.39)，功率數、κ*與ε*隨著角 度的增加而逐漸升高，當角度到 63 度時突然劇減，之後再隨著角度增加而升高，

比較圖 4.39 攪拌數的圖可發現 62 度轉 63 度時，葉片下方流出量突然減小而葉片 尖端流出量突增，明顯地表示 62 度以前為軸向流場，63 度以後為徑向流場。

綜合以上所述，我們推測葉片加長(D=T/2)後，在葉片間隙為 75m(C=T/4)時 的臨界角度為 62 度。

觀察圖 4.40 與 4.41 可再次證明當葉片間隙越小，改變葉片角度將使流場由 軸向轉為徑向流動的變化最明顯。間隙越小，軸向流動越強烈，反之，可知當葉 片間隙越大，流場的徑向流動越強。間隙 C=T/2 的流場徑向流動是三種間隙中最 強的，間隙 C=T/4 時的軸向流動較其他兩種間隙明顯。

接下來觀察圖 4.42，圖為葉輪直徑 150mm(D=T/2)且葉片間隙為 75mm(C=T/4) 時，兩個流場變化最大角度的葉片背風面拖曳渦流移動的情形，觀察圖 4.42(a)，

我們可以發現Φ= 0°時，葉片右上角形成一渦流。Φ= 8°時，渦流往下移動，到了 Φ= 16°時，渦流已消散。觀察圖 4.42(b)，Φ= 0°時，葉片右上角的部分同樣有一 渦流形成，而在右下角的部分，流體一樣會向葉片外緣流動準備繞過此葉片，Φ

= 8°時，葉片的後方渦流同樣往下移動，Φ增加到16 時，渦流同樣的消散。 ⁰ 觀察圖 4.43，我們一樣列出三種不同間隙下，葉片角度為 75 度時的葉片背 風面流場變化的情形，當間隙為 C=T/4 時，在Φ= 0°時葉片的右上角有一渦流，

並且隨著Φ的角度增加而逐漸往右下方移動。當間隙 C=T/3 與 T/2 時，在Φ= 8°

時，葉片的後方生成兩個渦流，當Φ增加到16 時，渦流隨著遠離葉片逐漸往下⁰ 移動，到了Φ= 24°時，我們可以發現渦流已經消失。