基于NEPCM与柔性鳍片周期性运动耦合的腔体传热强化机制研究及其应用

本研究创新性地将纳米封装相变材料(NEPCM)纳米流体与流体-结构相互作用(FSI)相结合，探索了方腔中自然对流换热的强化机制。来自未知机构的研究人员通过建立全耦合FSI模型，系统分析了柔性鳍片振荡参数（振幅0.05–0.15、周期0.1–0.7）、Rayleigh数（10?–10?）和Stefan数（0.2–0.7）对热性能的影响。结果表明：振幅增至0.15可使平均Nusselt数提升10%；低周期（τfin=0.1）与低Ste数（Ste=0.2）会削弱传热；高Rayleigh数则强化对流并改善热均匀性。该研究为电子设备、建筑及电动汽车等领域的被动冷却技术提供了重要优化策略。

　　

本研究通过耦合流体-结构相互作用(FSI)与纳米封装相变材料(NEPCM)纳米流体，揭示了差分加热方腔内自然对流换热的强化机制。创新性地将正弦振荡柔性鳍片与潜热增强型纳米流体整合于全耦合FSI框架中，采用有限元法求解流体运动、传热及结构动力学控制方程。参数化研究显示：鳍片振幅提升至0.15时，平均Nusselt数最高可增强10%；较短振荡周期(τ_fin=0.1)和较低Stefan数(Ste=0.2)会抑制传热效率；而较高Rayleigh数(10?–10?)能激发更强对流涡旋并改善热场均匀性。该发现为基于NEPCM流体与柔性结构的热管理系统优化提供了量化设计依据，在电子设备散热、建筑节能及电动汽车热控制等领域具有重要应用价值。