水平剖面 x 方向紊流強度分析

圖 5.5 為橫流雷諾數 Re_w=2,051，噴流對應橫流之動量通量比 R=0.08 條件下，於不同水平剖面，結合平均流線分佈與 x 方向紊流強 度 TI_x 之複合圖。由於水平剖面平均流場沿 y=0 軸線兩側為對稱型 式，所以僅以單邊區域範圍表示流場特性，其中各圖上半部份代表流 線分佈，下半部份代表 x 方向紊流強度 TI_x之分佈，並以圓環虛線標 示圓管出口位置。圖 5.5(a)與圖 5.5(b)水平剖面量測位置分別為 z/d=0.5 與 z/d=0.1，剖面通過區域分別為噴流上下邊界層。此時由於 噴流對應橫流之動量通量比甚小，主要紊流強度(TI_x>0.19)分佈侷限 在 x/d<3 與 y/d<±0.8 範圍內。其中在 z/d=0.5 之噴流上邊界層區域因 有渦漩結構通過，所以軸線附近之紊流強度大於 z/d=0.1 之噴流下邊 界層區域。圖 5.5(c)水平剖面量測位置為 z/d=-2.0，通過區域為圓管 尾流區。由於受下洗作用影響，此時尾流區並未發生Kármán 渦漩逸 放情形，相對的反而形成一穩定緩衝區並產生迴流泡結構，迴流泡涵 蓋範圍如流線分佈圖所示。主要紊流強度(TIx>0.19)分佈區域由管口 兩側向後延伸至迴流泡交會鞍點處附近，最高峰值為0.32，顯示兩側 對稱迴流泡交會處附近具有較大之速度擾動量。圖5.5(d)水平剖面量 測位置為 z/d=-9.0，通過區域為圓管尾流區。由於距管口距離較遠，

不受下洗作用影響，此時尾流區將產生Kármán 渦漩逸放情形，如圖 3.5(e)所示。而平均流線分佈將於產生渦漩逸放區域形成迴流泡結 構。主要紊流強度(TIx>0.19)分佈區域由管口兩側向後延伸至迴流泡 交會鞍點處附近，並持續擴散至下游較遠處，最高峰值分別出現在管 口兩側與迴流泡交會鞍點兩側，其值為0.28。

圖 5.6 為橫流雷諾數 Rew=2,051，噴流對應橫流之動量通量比 R=0.21 條件下，於不同水平剖面，結合平均流線分佈與 x 方向紊流強 度TIx之複合圖。圖 5.6(a)與圖 5.6(b)水平剖面量測位置分別為 z/d=1.1 與z/d=0.5，剖面通過區域分別為噴流上下邊界層。在 z/d=1.1 噴流上 邊界層區域因有渦漩結構通過，所以軸線附近之紊流強度大於z/d=0.5 噴流下邊界層區域。圖 5.6(c)與圖 5.6(d) 水平剖面量測位置分別為 z/d=-0.5 與 z/d=-8.0，其流場型態類似圖 5.5(c)與圖 5.5(d)，量測結果 顯示紊流強度分佈情形亦與圖 5.5(c)與圖 5.5(d)相近。其中唯一較明 顯之差異處為圖 5.6(d) 之紊流強度最高峰值，由原先 5.5(d)之 0.28 增強為0.37。

圖 5.7 為橫流雷諾數 Re_w=2,051，噴流對應橫流之動量通量比 R=0.37 條件下，於不同水平剖面，結合平均流線分佈與 x 方向紊流強 度TIx之複合圖。圖 5.7(a)與圖 5.7(b)水平剖面量測位置分別為 z/d=1.8 與z/d=1.4，剖面通過區域分別為噴流上下邊界層。在 z/d=1.8 噴流上 邊界層區域因有渦漩結構通過，所以軸線附近之紊流強度大於z/d=1.4 噴流下邊界層區域。圖 5.7(c)水平剖面量測位置為 z/d=0.25，剖面通 過區域為噴流尾流區。由於此時噴流動能增強，噴流氣柱抵抗橫流衝 擊能力增加，橫流通過噴流氣柱時將於噴流尾流區形成迴流泡結構。

此時主要紊流強度峰值分佈於繞行氣柱偏折區域與迴流泡交會鞍點 處兩側，其主要峰值分別為 0.28 與 0.24。圖 5.7(d)與圖 5.7(e) 水平剖 面量測位置分別為 z/d=-0.5 與 z/d=-8.0，其流場型態類似圖 5.6(c)與圖 5.6(d)，量測結果顯示紊流強度分佈情形亦與圖 5.6(c)與圖 5.6(d)相近。

圖 5.8 為橫流雷諾數 Rew=2,051，噴流對應橫流之動量通量比 0.37。圖 5.9(b)水平剖面量測位置為 z/d=1.0，剖面通過區域為噴流尾 流區，流場型態類似圖5.8(c)。此時由於噴流動能大於橫流動能，氣