管带式散热器广泛应用于车辆发动机冷却系统之中,通过合理匹配散热器散热量与发动机功率,可保证发动机在理想的温度范围内安全可靠工作。散热器的散热效率决定其能源和资源消耗,因此,提升散热器的散热效率是研究热点。本文提出将振动强化传热技术应用于管带式散热器,以提高散热器的散热效率,通过数值模拟和风洞实验,对管带式散热器的振动强化传热效果及机理进行了系统的研究。建立管带式散热器扁管和翅片的数学模型,阐述了非结构化网格控制方程的离散方法,及相应的速度-压力耦合解法。利用Fluent进行仿真分析,模拟了不同振动工况下扁管和翅片对流换热过程中的流场与温度场,研究了振幅和频率对流场、温度场及传热效果的影响规律。扁管的仿真研究表明：振动能够明显地扰动扁管附近流场,增加管壁边界层的湍流度,从而提高扁管对流换热速率；管壁对流换热的平均努赛尔数在一个周期内的均值Nu)随振动强度的增大而增大,其中,增大振幅,Nu可提高14.07-67.78%；增大频率,Nu可提高4.64-26.03%；随风速增大,振动强化传热效果减弱。翅片仿真研究表明：振动可改变粒子的运动轨迹,迫使气体沿百叶窗通道流动,提高了流动效率,增加了边界层的湍流度；振动能改善温度场分布,形成利于散热的热尾迹,降低了翅片通道的平均温度,从而明显改善壁面对流换热效果；振动时翅片表面平均热流密度(q)高于无振动时的值,q随振动强度和入口风速的增大而增大,其中频率的影响大于振幅,增大振幅q最大可提高22.92%,而增大频率q最高可提升51.50%；振动对流场和温度场的扰动随入口风速增大而减弱。对管带式散热器扁管和翅片的对流换热过程进行场协同分析,用场协同数和场协同角分布描述流体区域的场协同性,从流场与温度场的协同关系上深入分析散热器振动强化传热的内在机制。场协同分析表明：振动能够明显改善扁管和翅片换热表面附近区域的场协同角分布,使其沿背离90。的方向变化,从而获得较好的温度梯度场和速度场的协同性,且场协同性的改善随振动强度的增加而增加,随风速增大而减小。扁管和翅片的仿真研究显示,振动能够提高换热壁面对流换热速率,场协同分析指出振动改善了对流换热的场协同性,因此,振动的扰流之所以能强化传热,其内在原因是提高了对流换热的场协同性,场协同原理较好地揭示了振动强化传热的机理。搭建了管带式散热器振动强化传热风洞试验平台,对散热器振动强化传热问题进行试验研究。讨论了振动对散热器传热及阻力特性的影响,用j/f1/3对其强化传热效果进行综合评价。结果表明：振动能够有效提高散热器总换热系数和气侧换热系数,实验范围内,总换热系数最大可提高11.71%,气侧换热系数最大可提高16.82%。振动在提高散热器换热系数的同时,也增加了压力损失,最大压降损失为40.48%。振动条件下压力损失的百分比随风速的增加而减小,说明高风速下振动强化传热手段相比其他扰流形式的强化传热方法在压力损耗方面更具优势；而低风速下压力损失增加的比例虽然较大,但其增量较小,最大压力损失增量为17Pa,因此振动造成的额外功耗并不大。散热器传热因子(ja)和阻力因子(fa)均随振动强度增大而增大,定义B=(jv/j0)/(fv/f0)1/3描述振动强化传热有效性。结果表明B>I,即强化传热带来的有益效果大于因此而付出的压力损失代价,证明振动强化传热手段是有效的。振动强化传热的有效性随振动强度增加而增加,随雷诺数增加呈上升趋势。