18792.脈沖流體誘導(dǎo)振動的熱流固耦合強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：405812912008南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文脈沖流體誘導(dǎo)振動的熱流固耦合強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究脈沖流體誘導(dǎo)振動的熱流固耦合強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究TheResearchontheThermalFluidSolidCouplingHeatTransferEnhancementMechanismofPulseflowinducedVibration黃鵬培養(yǎng)單位（院、系）：資源環(huán)境與化工學(xué)院指導(dǎo)教師姓名、職稱：周國發(fā)教授申

2、請學(xué)位的學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：流體機(jī)械及工程論文答辯日期：2015年月日答辯委員會主席：評閱人：2015年月日摘要I摘要隨著科技的日益發(fā)展，多功能、大功率、小型化、高度集成化成為電子設(shè)備的發(fā)展方向，使得高密度電子產(chǎn)品的散熱問題在工程實(shí)踐中漸漸凸顯出來。針對這一工程問題，本文研究提出了通過彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動的熱流固耦合多場協(xié)同雙向耦合作用強(qiáng)化壁面散熱傳熱過程，并通過流道內(nèi)彈性支撐薄板在脈動流動誘導(dǎo)擺動工況和流道內(nèi)固定薄板脈動流

3、動工況數(shù)值模擬的對比分析，揭示了彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動的熱流固耦合多場協(xié)同雙向耦合強(qiáng)化傳熱的機(jī)理，明晰了其關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)，為其工業(yè)應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。本文主要取得了以下成果：（1）本文提出了通過彈性支撐和脈動流動創(chuàng)設(shè)持續(xù)薄板擺動振動環(huán)境，為研究脈動流動誘導(dǎo)彈性支撐薄板大幅擺動的熱流固耦合強(qiáng)化傳熱提供了技術(shù)手段，并研究了脈動流動誘導(dǎo)彈性支撐薄板擺動振動特性及其模態(tài)分析。研究表明，薄板在脈動流體激勵(lì)誘導(dǎo)下的振動頻率小于薄板的固有頻率，其振動

4、變形屬于低階模態(tài)變形。脈動流體誘導(dǎo)振動的薄板承受交變應(yīng)力作用，其最大Mises當(dāng)量應(yīng)力小于薄板材料的許用應(yīng)力，不會導(dǎo)致其流體誘導(dǎo)振動失效。（2）通過流道內(nèi)彈性支撐薄板在脈動流動誘導(dǎo)擺動工況和流道內(nèi)固定薄板脈動流動工況數(shù)值模擬的對比分析，揭示了彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動的熱流固耦合多場協(xié)同雙向耦合強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。研究結(jié)果表明熱流固多場協(xié)同雙向耦合作用的強(qiáng)化傳熱效應(yīng)受控于彈性支撐薄板散熱面的壁面邊界擺動變形運(yùn)動與近壁面流體的脈動流動的熱流固多

5、場協(xié)同雙向耦合作用效應(yīng)，其作用效應(yīng)越強(qiáng)，則彈性支撐薄板散熱面的壁面邊界擺動變形運(yùn)動對近壁流體速度場加速作用越強(qiáng)，彈性支撐薄板散熱面的近壁熱流層厚度越薄，彈性支撐薄板散熱面與近壁流體的溫差和漩渦湍流強(qiáng)度越大，必然導(dǎo)致熱流固多場協(xié)同雙向耦合作用的強(qiáng)化傳熱效應(yīng)增強(qiáng)。（3）彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動的熱流固多場協(xié)同雙向耦合作用強(qiáng)化傳熱隨著脈動流動波幅和頻率增加而增大，而隨著薄板彈性支撐剛度的增加而減弱，提高脈動流動波幅和頻率，或減小薄板彈性支撐剛