第四章 結果與討論
4.1 空管性能驗證
4.1.1 速度分布驗證
Red =u0⋅d ，無因次振動振幅Lc =lc/d及無因次振動頻率Fc = fc⋅d/ u0， 參數的組合情形如表 4-1 所示。
4.1 空管性能驗證
4.1.1 速度分布驗證
（a）空管道
首先用熱線測速儀先測量空管入口後 500mm 處，進口雷諾數 Reh=515，y 方向的局部速度場變化，與完全發展流曲線做比對，如 圖 4-1 發現兩者結果最大誤差 7％，故得知實驗所設計的管道夠長，
可使入口均勻流達到完全發展流的現象。
（b）二維的正確性
驗證二維的正確性，故量測了位於凸塊後 160mm 處，進口雷諾 數Reh=588，z 方向的速度分布。由圖 4-2 可得知，靠近管道兩側壁面 的速度變化較大，而在管道中間時 z 方向速度幾乎維持一穩定值，故 安裝加熱凸塊時最好能裝置於中間附近的區域，這樣可以確保實驗二 維的正確性。也因如此數值模擬時可以簡化為二維的流場，建立計算 模式或是模擬上比較容易，也比較省時間。
圖 4-3 為用數值模擬二維管道內加裝凸塊的流場分布情形，可以
表 4-1 設計參數組合表
Red Fc Lc
Case1 147 0.102 0.4 Case2 147 0.153 0.4 Case3 147 0.204 0.4 Case4 147 0.204 0.2 Case5 155 0.135 0.4 Case6 155 0.156 0.4 Case7 155 0.177 0.4 Case8 155 0.198 0.4 Case9 155 0.198 0.2 Case10 155 0.219 0.4 Case11 178 0.166 0.4 Case12 178 0.166 0.2 Case13 185 0.131 0.4 Case14 185 0.157 0.4 Case15 205 0.118 0.4 Case16 205 0.142 0.4 Case17 238 0.121 0.4 Case18 275 0.106 0.4 Case19 327 0.089 0.4
圖 4-1 Reh=515，空管入口後 500mm 處，y 方向速度分布圖 速度（u/umax）
圖 4-2 Reh=588，凸塊後方 160mm 處，z 方向速度分布圖 Z (cm)
看出迴流會產生於凸塊的前方和後方，後方產生的區域較大，故實驗 量測 x 速度分佈時應該盡量避免量測到迴流區。用此圖大概可以估計 算出，凸塊後面約 5 倍入口高度之後的地方，迴流才會逐漸的減少。
由於加裝了凸塊，會使的原本流經空管的流量有所不同，故取了凸塊 後方 80mm 處，進口雷諾數Reh=588，y 方向的速度分布圖來與數值 模擬做比較，如圖 4-4，結果顯示誤差最大在 18％，可能因為量測的 位置離凸塊不夠遠，使的速度受到迴流的影響而導致誤差較大，而為 了實驗能更加準確，所以又量測了位於凸塊後方 160mm 處 y 方向的 速度來與數值模擬做比較，如圖 4-5。可以發現位於凸塊後 160mm 處 的 y 方向速度與數值模擬比對誤差比較小，大概在 8％左右，所以用 此來換算平均速度，再加以計算雷諾數（Red）會比較準確。
（c）管道內加裝凸塊及靜止圓柱
圖 4-6 為用數值模擬管道內加裝凸塊及圓柱的流場分布情形。由 於又加裝了圓柱，所以流量會受其影響，故量測了凸塊後方 160mm 處，y 方向的速度分布圖來與數值模擬做比較，總共分為四種不同的 雷諾數Red 來測試，如圖 4-7。當Red=147 時，所測出的速度分布情形 誤差較大，最大為 13％，因速度過小導致熱線值會有偏差，其餘雷諾 數Red 下所測出的速度誤差都在 10％以內，可看出其準確性。