本研究模擬結果之比對實驗數據為 Lai 和 So[19]文獻裡之實驗 數據，其數據為雷諾數5 10× 4與雷諾數2.2 10× 4下對速度、紊流強度、
紊流散逸、渦流剪應力之實驗結果，為方便圖上的標明，實驗數據、
κ-εChien 紊流模式、κ-εJones-Launder 紊流模式、κ-ω高雷諾 數紊流模式及κ-ω低雷諾數紊流模式之比較將分別以 TEST、κ-ε CH、κ-εJ-L、κ-ωWH、κ-ωWL 之縮寫代表。另外在較高雷諾數5 10× 5 則利用 Jones 和 Launder[2]文獻裡之實驗數據，而在低雷諾數 6000 則利用 Launder 和 Spalding[18]文獻裡之實驗數據。
4-1 流速之分佈
圖 4-1 之雷諾數為ReD ρV Dc
= μ ，其中Vc為管中央速度，另外較高 雷諾數5 10× 5之比較上，因為κ-ω之結果有數值震盪的情形，而無合 理之分佈圖，故在圖 4-1 中僅繪製κ-ε之結果。利用 Jones 和 Launder[2]文獻裡之實驗數據，在雷諾數5 10× 5圖中 Chien 之κ-ε紊 流模式與 Jones-Launder 之κ-ε紊流模式兩者其模擬出的結果非常 相近，而跟實驗結果相比則略高，但整體模擬出的的圖形與實驗結果 相符。圖 4-2 為雷諾數
5 10 ×
5下流速近管壁放大圖，在近管壁之區域之結果與實驗數據相同，但脫離管壁靠近管中央時則以 Chien 之κ-ε紊流模式與實驗結果吻合。
圖 4-3 為四種紊流模式在雷諾數5 10× 4下所模擬出與實驗結果的 比較圖，其模擬出的結果為 Chien 之κ-ε紊流模式與實驗數據較為 相近，而低雷諾數之κ-ω紊流模式差異較大。而圖 4-4 為四種紊流 模式在雷諾數2.2 10× 4下所模擬出之結果，同樣的，也是以 Chien 之κ -ε紊流模式與實驗數據較為相近，低雷諾數之κ-ω紊流模式差異較 大。其中 Chien 之κ-ε紊流模式在雷諾數2.2 10× 4下模擬出的結果與 實驗數據幾乎相同，而雷諾數5 10× 4之模擬則使用 Lai 和 So[19]文獻 裡之實驗數據。
圖 4-5 利用 Launder 和 Spalding[18]文獻裡之實驗數據，四種 紊流模式在雷諾數 6000 下與實驗的模擬比較圖，圖中以 Chien 之κ-ε紊流模式模擬的結果與實驗數據較相近，而低雷諾數之κ-ω紊流 模式差異較大。
圖 4-1 不同紊流模式在速度分佈之比較(ReD
＝
5 10× 5)圖 4-2 近壁區不同紊流模式在速度分佈之比較(ReD
＝
5 10× 5)圖 4-3 不同紊流模式在速度分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)圖 4-4 不同紊流模式在速度分佈之比較(Re
＝
2.2 10× 4)圖 4-5 不同紊流模式在速度分佈之比較(ReD
＝
6000)4-2 擾動剪應力之分佈
圖 4-6 為雷諾數5 10× 4下擾動剪應力分佈之模擬與實驗之比較 圖，四種紊流模式模擬出的結果幾乎相同，與實驗結果也蠻相符合，
但四種紊流模式除了 Chien 之κ-ε紊流模式沒有產生數值波動，其 餘的κ-εJones-Launder，高雷諾數與低雷諾數之κ-ω三種紊流模 式皆有數值之波動情形發生。圖 4-7 為雷諾數2.2 10× 4模擬與實驗之擾 動剪應力分佈比較圖，其模擬出的結果在近壁面的地方以 Chien 之κ -ε紊流模式模擬的結果與實驗較接近，而低雷諾數之κ-ω紊流模式 之結果比實驗還高，但當脫離壁面後其四種紊流模式的模擬結果非常 相近，與實驗結果也蠻相符合。四種紊流模式在雷諾數2.2 10× 4下只有
圖 4-6 不同紊流模式在擾動剪應力分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)圖 4-7 不同紊流模式在擾動剪應力分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)圖 4-8 為雷諾數5 10× 4下擾動剪應力分佈之模擬與實驗近管壁放 大比較圖，在近壁區間只有低雷諾數之κ-ω紊流模式之結果比實驗 還高，而 Chien 之κ-ε、Jones-Launder 之κ-ε及高雷諾數之κ-ω三種紊流模式都與實驗數據相近，但四種紊流模式在脫離壁面後其 模擬結果與實驗結果相近，同樣除了 Chien 之κ-ε紊流模式沒有產 生數值波動，其餘的 Jones-Launder 之κ-ε，高雷諾數與低雷諾數 之κ-ω三種紊流模式皆有數值之波動情形發生。而在圖 4-9 雷諾數
2.2 10× 4下擾動剪應力分佈之模擬與實驗近管壁放大比較圖裡以κ-ε
Chien 紊流模式其模擬出的結果與實驗較相符合，但在遠離壁面後，
四種紊流模式模擬之結果相近但會高於實驗結果，當開始脫離壁面時 κ-ω高雷諾數與低雷諾數二種紊流模式有數值波動情形發生。
圖 4-9 近壁區不同紊流模式在擾動剪應力分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)4-3 擾動動能之分佈
利用 Jones 和 Launder[2]文獻裡之實驗數據，較高雷諾數5 10× 5 之比較上κ-ω之結果令數值震盪而無合理之分佈圖，所以在圖 4-10 與圖 4-11 只繪製κ-ε之結果，圖 4-10 為雷諾數5 10× 5下紊流動能之 模擬與實驗比較圖，在靠近管壁的地方 Chien 之κ-ε紊流模式與 Jones-Launder 之κ-ε紊流模式兩者其模擬之結果都比實驗結果 小，但在靠近管中央時兩者模擬之結果則比實驗高，而圖 4-11 為雷 諾數5 10× 5下紊流動能近壁區模擬與實驗之比較圖，在近壁區間 Chien 之κ-ε紊流模式與 Jones-Launder 之κ-ε紊流模式其模擬之結果 與實驗相近，但在脫離近壁區間時 Chien 之κ-ε紊流模式模擬之結 果高出實驗，而在靠近管中央兩紊流模式模擬之結果低於實驗。
圖 4-10 不同紊流模式在紊流動能分佈之比較(ReD
＝
5 10× 5)圖 4-11 近壁區不同紊流模式在紊流動能分佈之比較(ReD
＝
5 10× 5)利用 Lai 和 So[19]文獻裡之實驗數據，圖 4-12 為雷諾數5 10× 4下 紊流動能之模擬與實驗之比較圖，在靠近壁面的地方，四種紊流模擬 出的結果以 Chien 之κ-ε紊流模式與實驗結果較相近，而再遠離壁 面靠近管中央則模擬出的結果會比實驗結果高，而高雷諾數與低雷諾 數之κ-ω二種紊流模式在壁面之模擬結果以低雷諾數之κ-ω紊流 模式較接近實驗數據，但再遠離壁面靠近管中央時，高雷諾數與低雷 諾數之κ-ω二種紊流模式模擬的結果非常相近並且與實驗結果有相 當之吻合，其中 Jones-Launder 之κ-ε紊流模式有數值波動產生，
而低雷諾數之κ-ω紊流模式為高雷諾數之κ-ω紊流模式之修正型 式，所以模擬出的整體形狀與實驗結果非常相似。圖 4-13 則為雷諾
數2.2 10× 4模擬與實驗之紊流動能比較圖，模擬出的結果，四種紊流模
式以 Chien 之κ-ε紊流模式與實驗結果較相近，但再脫離壁面的地 方比實驗結果小，而在接近管中央的地方則以高雷諾數與低雷諾數之 κ-ω二種紊流模式跟實驗較為相近，同樣之情形在雷諾數2.2 10× 4 裡，低雷諾數之κ-ω紊流模式為高雷諾數之κ-ω紊流模式之修正型 式，所以模擬出的整體形狀與實驗結果非常相似。
圖 4-12 不同紊流模式在紊流動能分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)圖 4-13 不同紊流模式在紊流動能分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)圖 4-14 為雷諾數5 10× 4下紊流動能之模擬與實驗近管壁放大比較 圖，在近管壁的地方 Chien 之κ-ε、Jones-Launder 之κ-ε及低雷 諾數之κ-ω三種紊流模式與實驗結果非常相近，而高雷諾數之κ-ω紊流模式模擬的結果比實驗要小，但在遠離壁面後高雷諾數與低雷 諾數之κ-ω二種紊流模式模擬的結果與實驗結果非常相近，而 Chien 之κ-ε紊流模式模擬之結果比實驗高。低雷諾數之κ-ω紊流模式模 擬出的形狀與實驗結果較相似。圖 4-15 為雷諾數2.2 10× 4下紊流動能 之模擬與實驗近管壁放大比較圖，四種紊流模式再壁面模擬出的結果 都比實驗小，其中以 Chien 之κ-ε紊流模式較接近實驗結果，但遠
圖 4-14 近壁區不同紊流模式在紊流動能分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)圖 4-15 近壁區不同紊流模式在紊流動能分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)離壁面接近管中央時則以高雷諾數與低雷諾數之κ-ω二種紊流模式 之結果與實驗結果接近，在雷諾數2.2 10× 4裡同樣以低雷諾數之κ-ω 紊流模式模擬出的形狀與實驗結果較相似。
4-4 紊流散逸能量之分佈
圖 4-16 為雷諾數5 10× 4下紊流散逸之模擬與實驗之比較圖，圖中 Chien 之κ-ε紊流模式再壁面模擬出的結果比實驗結果還高，但是 當脫離壁面靠近管中央時，則模擬出的結果與實驗相近，而 Jones- Launder 之κ-ε紊流模式模擬的結果比實驗低。圖 4-17 為雷諾數
之κ-ε紊流模式之結果與實驗較相近，而 Chien 之κ-ε紊流模式則 比實驗高出很多，當脫離壁面靠近管中央時則與實驗結果較接近。圖 4-18 為雷諾數5 10× 4下紊流散逸之模擬與實驗之近管壁放大比較圖，
在近管壁的地方 Jones-Launder 之κ-ε紊流模式模擬的結果較接近 實驗數據， Chien 之κ-ε紊流模式比實驗結果高，在脫離壁面靠近 管中央時，其實驗結果介於 Chien ε與 Jones-Launder 之κ-ε兩紊流模式之間，圖 4-19 雷諾數2.2 10× 4之模擬也有同樣的情形。
圖 4-16 不同紊流模式在紊流散逸分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)圖 4-17 不同紊流模式在紊流散逸分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)圖 4-18 近壁區不同紊流模式在紊流散逸分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)圖 4-19 近壁區不同紊流模式在紊流散逸分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)4-5 擾動剪應力及紊流動能之分佈
實驗之量測提供-uυ/κ擾動剪應力與紊流動能之比例分佈，圖 4-20 為雷諾數5 10× 4下擾動剪應力與紊流動能之模擬與實驗之比較 圖，在靠近壁面的地方，Chien 之κ-ε紊流模式模擬的結果與實驗 較相近，但脫離壁面後，其結果比實驗小，高雷諾數與低雷諾數之κ -ω二種紊流模式遠離壁面後，兩者模擬出結果與實驗結果相近，圖 4-21 為雷諾數2.2 10× 4下擾動剪應力與紊流動能之模擬與實驗之比較 圖，四種紊流模式以 Chien 之κ-ε紊流模式與實驗較相符合，而高 雷諾數與低雷諾數之κ-ω二種紊流模式模擬之結果都比實驗要高，
圖 4-20 與 4-21 中低雷諾數之κ-ω紊流模式為高雷諾數之κ-ω紊流 模式之修正型式，所以模擬出的整體形狀與實驗結果非常相似。
圖 4-20 不同紊流模式在擾動剪應力及紊流動能分佈之比較(ReD
＝
5 10× 4)
圖 4-21 不同紊流模式在擾動剪應力及紊流動能分佈之比較(ReD
＝
2.2 10× 4)
圖 4-22 為雷諾數5 10× 4下擾動剪應力與紊流動能之近管壁放大模 擬與實驗之比較圖，在近管壁的地方以κ-εChien 紊流模式與實驗 相同，但遠離壁面後，其模擬的結果小於實驗數據，圖 4-23 四種紊 流模式再近管壁的地方模擬的結果都比實驗大，但遠離管壁靠近管中 央時，κ-εChien 紊流模式會小於實驗結果，而圖 4-22 與圖 4-23 裡的κ-ω低雷諾數紊流模式為κ-ω高雷諾數紊流模式之修正型 式，所以模擬出的整體形狀與實驗結果非常相似。
圖 4-22 近壁區不同紊流模式在擾動剪應力及紊流動能分佈之比較 (ReD＝5 10× 4)