發(fā)布時(shí)間：2017-10-02 16:25

  本文關(guān)鍵詞：脈沖流體誘導(dǎo)振動(dòng)的熱流固耦合強(qiáng)化傳熱機(jī)理研究

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【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(wèn)題在工程實(shí)踐中漸漸凸顯出來(lái)。針對(duì)這一工程問(wèn)題,本文研究提出了通過(guò)彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動(dòng)的熱流固耦合多場(chǎng)協(xié)同雙向耦合作用強(qiáng)化壁面散熱傳熱過(guò)程,并通過(guò)流道內(nèi)彈性支撐薄板在脈動(dòng)流動(dòng)誘導(dǎo)擺動(dòng)工況和流道內(nèi)固定薄板脈動(dòng)流動(dòng)工況數(shù)值模擬的對(duì)比分析,揭示了彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動(dòng)的熱流固耦合多場(chǎng)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(guò)彈性支撐和脈動(dòng)流動(dòng)創(chuàng)設(shè)持續(xù)薄板擺動(dòng)振動(dòng)環(huán)境,為研究脈動(dòng)流動(dòng)誘導(dǎo)彈性支撐薄板大幅擺動(dòng)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(dòng)流動(dòng)誘導(dǎo)彈性支撐薄板擺動(dòng)振動(dòng)特性及其模態(tài)分析。研究表明,薄板在脈動(dòng)流體激勵(lì)誘導(dǎo)下的振動(dòng)頻率小于薄板的固有頻率,其振動(dòng)變形屬于低階模態(tài)變形。脈動(dòng)流體誘導(dǎo)振動(dòng)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(huì)導(dǎo)致其流體誘導(dǎo)振動(dòng)失效。(2)通過(guò)流道內(nèi)彈性支撐薄板在脈動(dòng)流動(dòng)誘導(dǎo)擺動(dòng)工況和流道內(nèi)固定薄板脈動(dòng)流動(dòng)工況數(shù)值模擬的對(duì)比分析,揭示了彈性支撐板的流體誘導(dǎo)振動(dòng)的熱流固耦合多場(chǎng)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(chǎng)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(dòng)變形運(yùn)動(dòng)與近壁面流體的脈動(dòng)流動(dòng)的熱-流-固多場(chǎng)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(dòng)變形運(yùn)動(dòng)對(duì)近壁流體速度場(chǎng)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(chǎng)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(dòng)的熱流固多場(chǎng)協(xié)同雙向耦合作用強(qiáng)化傳熱隨著脈動(dòng)流動(dòng)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(dòng)流動(dòng)波幅和頻率,或減小薄板彈性支撐剛度有利于增大流體誘導(dǎo)振動(dòng)的振幅,增強(qiáng)熱-流-固多場(chǎng)協(xié)同雙向耦合作用的強(qiáng)化傳熱效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：熱流固耦合 數(shù)值模擬 脈沖流動(dòng) 強(qiáng)化傳熱
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 研究背景及其意義8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外基于流固耦合作用的強(qiáng)化傳熱研究現(xiàn)狀8-13
• 1.2.1 基于固體自身運(yùn)動(dòng)的單向流固耦合強(qiáng)化傳熱8-10
• 1.2.2 流體激勵(lì)作用下的雙向流固耦合研究10-13
• 1.3 本文研究的內(nèi)容13-15
• 第2章 流固耦合的理論模型15-25
• 2.1 流固耦合概述15
• 2.2 模型的控制方程15-18
• 2.2.1 流體控制方程16
• 2.2.2 固體控制方程16-17
• 2.2.3 流固耦合控制方程17
• 2.2.4 莫里森方程17
• 2.2.5 模態(tài)分析17-18
• 2.3 流固耦合問(wèn)題的數(shù)值模擬的實(shí)現(xiàn)18-21
• 2.3.1 直接方法(又稱monolithic approach)19
• 2.3.2 分離方法(partitioned approach)19-20
• 2.3.3 單向流固耦合20-21
• 2.3.4 雙向流固耦合21
• 2.4 基于ANSYS Workbench的流固耦合分析21-24
• 2.4.1 流固耦合數(shù)值模擬流程21-22
• 2.4.2 System coupling22-23
• 2.4.3 耦合界面網(wǎng)格技術(shù)23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第3章 基于雙向熱流固多場(chǎng)耦合強(qiáng)化傳熱機(jī)理數(shù)值模擬25-54
• 3.1 數(shù)值模擬的物理模型25-26
• 3.2 數(shù)值模擬的有限元模型及邊界條件26-27
• 3.3 流體域模擬結(jié)果及分析27-37
• 3.4 薄板的模態(tài)分析37-39
• 3.5 雙向流固耦合作用的強(qiáng)化傳熱的機(jī)理研究39-51
• 3.5.1 薄板擺動(dòng)幅度對(duì)強(qiáng)化傳熱的影響39-43
• 3.5.2 薄板擺動(dòng)幅度強(qiáng)化傳熱的機(jī)理分析43
• 3.5.3 薄板擺動(dòng)頻率對(duì)強(qiáng)化傳熱的影響43-47
• 3.5.4 薄板擺動(dòng)頻率強(qiáng)化傳熱的機(jī)理分析47
• 3.5.5 流體的脈動(dòng)幅度對(duì)強(qiáng)化傳熱的影響47-51
• 3.5.6 流速脈動(dòng)幅度強(qiáng)化傳熱的機(jī)理分析51
• 3.6 本章小結(jié)51-54
• 第4章 基于固體運(yùn)動(dòng)作用下強(qiáng)化傳熱的數(shù)值模擬研究54-77
• 4.1 固體運(yùn)動(dòng)的物理模型54-55
• 4.2 薄板擺動(dòng)作用下強(qiáng)化傳熱的數(shù)值模擬55-61
• 4.2.1 數(shù)值模擬的有限元模型55-56
• 4.2.2 邊界條件56
• 4.2.3 模擬結(jié)果及分析56-61
• 4.3 薄板擺動(dòng)作用下強(qiáng)化傳熱的機(jī)理研究61-66
• 4.3.1 薄板擺動(dòng)幅度對(duì)強(qiáng)化傳熱的影響62-64
• 4.3.2 薄板擺動(dòng)幅度強(qiáng)化傳熱的機(jī)理分析64
• 4.3.3 薄板擺動(dòng)頻率對(duì)強(qiáng)化傳熱的影響64-66
• 4.3.4 薄板擺動(dòng)頻率強(qiáng)化傳熱的機(jī)理分析66
• 4.4 薄板平移運(yùn)動(dòng)作用下強(qiáng)化傳熱的數(shù)值模擬66-74
• 4.4.1 有限元模型及邊界條件66-67
• 4.4.2 模擬結(jié)果及分析67-74
• 4.5 本章小結(jié)74-77
• 第5章 總結(jié)與展望77-81
• 5.1 主要結(jié)論77-80
• 5.2 本文展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李慶友;王文;周根明;;電子元器件散熱方法研究[J];電子器件;2005年04期

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本文編號(hào)：960641