脉冲流体诱导振动的热流固耦合强化传热机理研究

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1、分类号:密级：UDC：学号：405812912008南昌大学硕士研究生学位论文脉冲流体诱导振动的热流固賴合强化传热机理研究TheResearchontheThermalFluid-SolidCouplingHeatTransferEnhancementMechanismofPulseflow-inducedVibration黄鹏培养单位（院、系）：资源环境与化工学院指导教师姓名、职称：周国发教授申请学位的学科门类：工学学科专业名称：流体机械及工程论文答辩日期：2015年月日评阅人:2015年月日一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名（手写）:fz签字日期：年<月/日二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印

3、或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务，同意按“章程”规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）:导师签名（手写）:签字曰期：夕年/月7円签字曰期：年彳月7曰论文题目麻冲&砷祕k生氣渴線偷佟M'偏彻Jt姓名.M加ImR论文级lu博士□硕士■院/系/所g专业姑ifcl/論AZtEmail备注：g/公开□保密（向校学位办申请获批准为“保密”，年月后公开)摘要摘要随着科技的日益发展

4、，多功能、大功率、小型化、高度集成化成为电子设备的发展方向，使得高密度电子产品的散热问题在工程实践中渐渐凸显出来。针对这一工程问题，本文研究提出了通过弹性支撑板的流体诱导振动的热流固耦合多场协同双向耦合作用强化壁面散热传热过程，并通过流道内弹性支撑薄板在脉动流动诱导摆动工况和流道内固定薄板脉动流动工况数值模拟的对比分析，揭示了弹性支撑板的流体诱导振动的热流固耦合多场协同双向耦合强化传热的机理，明晰了其关键调控参数，为其工业应用奠定了理论基础。本文主要取得了以下成果：（1）本文提出了通过弹性支撑和脉动流动创设持续薄板摆动振动环境，为研究脉动流动诱导弹性支撑薄板大幅摆

5、动的热流固耦合强化传热提供了技术手段，并研究了脉动流动诱导弹性支撑薄板摆动振动特性及其模态分析。研究表明，薄板在脉动流体激励诱导下的振动频率小于薄板的固有频率，其振动变形属于低阶模态变形。脉动流体诱导振动的薄板承受交变应力作用，其最大Mises当量应力小于薄板材料的许用应力，不会导致其流体诱导振动失效。（2）通过流道内弹性支撑薄板在脉动流动诱导摆动工况和流道内固定薄板脉动流动工况数值模拟的对比分析，揭示了弹性支撑板的流体诱导振动的热流固耦合多场协同双向耦合强化传热的机理。研究结果表明热-流-固多场协同双向耦合作用的强化传热效应受控于弹性支撑薄板散热面的壁面边界摆动

6、变形运动与近壁面流体的脉动流动的热-流-固多场协同双向耦合作用效应，其作用效应越强，则弹性支撑薄板散热面的壁面边界摆动变形运动对近壁流体速度场加速作用越强，弹性支撑薄板散热面的近壁热流层厚度越薄，弹性支撑薄板散热面与近壁流体的温差和漩涡湍流强度越大，必然导致热-流-固多场协同双向耦合作用的强化传热效应增强。（3）弹性支撑板的流体诱导振动的热流固多场协同双向耦合作用强化传热随着脉动流动波幅和频率增加而增大，而随着薄板弹性支撑刚度的增加而减弱，提高脉动流动波幅和频率，或减小薄板弹性支撑刚度有利于增大流体诱导振动的振幅，增强热-流-固多场协同双向耦合作用的强化传热效应。

7、关键词：热流固耦合；数值模拟；脉冲流动；强化传热IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,thedevelopmentofelectronicdevicestowardtomultifunction,highpower,miniaturizationandhighlyintegration.Thecoolingproblemsofhigh-densityelectronicproductsgraduallyprominentinengineeringpractice.Inresponseto

8、thise