本文旨在探討非牛頓紊流於熱交換機制內強制對流效應對熱交換器效能之影響。故模擬非牛頓流體於均勻等壁溫三維扭曲橢圓管紊流之強制對流數值計算，應用控制體積法以數值求解紊流強制對流下非牛頓流體在不同條件的幾何、流場、暫/穩態之三維統御方程。所得出統御方程再使用標準"k-ω" 紊流模型以求解。研究參數包含雷諾數("5000 ? Re ? 15000" )、非牛頓流體n值("0 2? n ? 1 2" )，與節距長度("96mm ? d ? 192mm" )等。 首先以參考文獻中純水於扭曲橢圓管之實驗數據作驗證，其結果相當吻合，最大誤差在3%以內，並比較不同扭曲橢圓管的節距，再進一步延伸應用至非牛頓流體的流變特性，得出了紐賽數、壓降與熱阻等參數對熱場與流場的影響。 模擬結果顯示，不同節距的扭曲橢圓管與橢圓直管相比，流體流經扭曲橢圓管時產生旋轉，造成熱傳性能的增強，雖然可以提高傳熱能力，但引起的擾動也會增加壓降。此外，以場協同原理解釋二次流對於熱傳的影響，並計算橢圓扭曲管中的積耗散率，雷諾數與n值增加與節距長度縮短時，積耗散量會增加，熱阻減少，傳熱效率較佳；但若考慮摩擦阻抗的影響，雷諾數降低時會有較高的熱性能因子。以上結論對於新型熱交換器之設計具有高附加價值與應用性。
Characterization of Forced Convective Non-Newtonian Turbulent Flows in a Twisted Elliptic Tube
采萱, 黃. (Author). 2019
學生論文: Doctoral Thesis