碳纳米管自上世纪90年代被发现以来,就引起了广泛科研人员的关注。关于输流碳纳米管力学性能的研究同样具有极为重要的意义。但是,宏观管道的理论不能准确描述微观环境下的管道流动及波动特性,在纳米尺度下还需要考虑微尺度效应的影响。目前,已有一些基于非局部连续介质力学方法的研究,但这一理论本质上还是一种对纳米材料套用到宏观平衡和边界条件的经典力学模型的方法。这种方法存在不足,甚至与分子动力学方法的结果相悖。与非局部理论在应力张量里考虑纳观尺度效应类似,应变梯度理论在应变张量里考虑尺度效应,通过梯度解析式定量描述尺度效应对碳纳米管的影响。这两种理论充分考虑了结构的离散性以及纳观尺度效应对材料本构特性的影响,但二者都有所不足,因为尺度效应对应力和应变同时存在影响,而不是单一地影响其中一个张量。相比之下,Lim将非局部与应变梯度理论相结合,对尺度效应的解释更加全面。本文基于哈密顿能量法和变分原理得到碳纳米管非局部应变梯度本构关系式,在此基础上创新地纳入了流体尺度效应对系统的影响,建立了充流单壁碳纳米管的自由振动壳模型和受迫振动欧拉梁模型,通过对系统控制方程的求解,分析了不同尺度效应对系统振动和波动特性的影响。通过分析发现,基于壳模型的充流碳纳米管一阶波传导受到应变梯度效应的促进作用和非局部效应的阻尼作用,而流体尺度效应对一阶波传导不起作用。对于系统的二阶模态,应变梯度效应没有影响,非局部效应起促进作用,非局部流体尺度效应对低速流动有促进作用,当流速达到某一临界值后,流体尺度效应起阻碍作用。基于经典欧拉梁模型的充流碳纳米管流固耦合受迫振动研究结果表明:应变梯度效应对稳态响应挠度幅值有促进作用,非局部效应对稳态响应挠度幅值产生阻尼;流体尺度效应对流动产生阻碍,低速流对系统受迫振动挠度幅值有增强作用,高流速则产生衰减,并且振动系统的临界流速随着外界简谐波激励频率的增大而增大。上述研究结论阐明了不同尺度效应对微纳管道流固耦合系统的动力学特性影响规律,研究结论对于不同用途的微纳机电系统设计提供了理论支撑。