《壓電諧振風扇激勵非定常渦環流動與換熱特性研究》是依託南京航空航天大學，由譚曉茗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：壓電諧振風扇激勵非定常渦環流動與換熱特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：譚曉茗
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
攻克電子器件熱障問題的熱控制和強化傳熱技術研究已成為工程熱物理學科和微電子學科關注的熱點領域之一，基於微機電功能器件流動主動控制的強化傳熱是其中一個重要的研究課題。本申請項目針對壓電驅動諧振風扇強化散熱技術的多學科最佳化目標，重點圍繞壓電風扇諧振膜式-渦環結構演變-對流換熱強化之間的內在物理機制，開展大振幅-低阻尼壓電諧振風扇的氣動和動力學特性耦合、拍動渦環的結構演變及其與壁面對流換熱強化的協同、陣列諧振膜片驅動相位和柱鰭熱沉合理布局等三個方面內容的研究。其研究的意義不僅在於探究壓電諧振風扇激勵非定常渦環傳熱強化的熱物理科學問題，更重要的是探索在微電子器件散熱中實現低耗能-高效率強化傳熱的技術創新。
結題摘要
本項目針對壓電驅動諧振風扇強化散熱技術的多學科最佳化目標，重點圍繞壓電風扇諧振膜式-渦環結構演變-對流換熱強化之間的內在物理機制，開展大振幅-低阻尼壓電諧振風扇的氣動和動力學特性耦合、拍動渦環的結構演變及其與壁面對流換熱強化的協同等三個方面內容的研究。通過數值計算，揭示出單個壓電風扇在不同諧振頻率驅動下呈現出的流動特徵，分析了多個壓電振子的相干性，獲得了渦系之間相互干涉的流場信息。多個壓電風扇耦合作用時其渦環形成及發展受到風扇間距、相位差等因素的影響；流場摻混效果與壓電風扇間距成正比，有相位差時流場摻混效果明顯優於無相位差的情況。開展了壓電風扇在強化換熱方面的數值模擬和實驗研究。在不同諧振頻率驅動下，溫度最低的位置均並不是出現在平衡位置，而是在沿展向向外擴散一定距離的地方，隨著恆熱流壁面與壓電風扇自由端距離的不斷增大，渦串的強化換熱效果均逐漸減弱；最佳換熱效果出現在三階諧振頻率驅動下臨近壓電風扇自由端的位置，但是沿流向很快衰減了。利用紅外熱像儀獲得了衝擊靶板表面的直觀全面的溫度分布。與常規射流衝擊冷卻相比，自耦合射流衝擊作用下的靶面對流換熱係數同樣具有隨衝擊距增大而先逐漸增大、後逐漸衰減的變化趨勢。隨著輸入電壓的增大，壓電風扇末端產生的射流速度增大，對靶板的衝擊冷卻效果越好。
