管内强化传热技术是工业中一种常用的节能技术手段,广泛运用于能源、化工、电子、医药、材料等领域。因此,开发新的强化传热技术,提高设备的换热效率对于节能和经济的发展都具有重要作用。本文在前人对窄边扭带研究的基础上,设计了交替轴窄边扭带、交替轴窄边中空扭带和交替轴贴壁中空扭带,并对管内内置上述形式的扭带在层流条件下进行了数值模拟,结果表明:对于交替轴窄边扭带和交替轴窄边中空扭带,在较低Re下,Nu随扭带错位角的增大而增大,而Re较高时,不同错位角度之间的差别很小,f随错位角的变化差别不大,PEC最大对应的是90°交错角。对于交替轴贴壁中空扭带,60°交错角下的Nu最大,且不同交错角下f差别明显,90°时f最大,PEC值随错位角的变化而呈现出复杂的变化规律,总体来说,60°的错位角对应的综合性能最好。湍流条件下,不同交错角的交替轴扭带的换热差异不明显,所以对窄边扭带和中空扭带在湍流条件下进行了数值模拟,考察了换热特性、阻力特性及综合性能,并用速度场与温度场进行了分析。通过计算结果可知:窄边扭带的宽度越大,换热越好,阻力也越大,但综合性能依然越好;中空扭带的中空尺寸在较小时换热基本一致,较大时换热削弱,中空尺寸越大,阻力越小,综合性能也越好;传统扭带的换热性能及综合性能始终优于窄边扭带和中空扭带。最后,还对湍流条件下管内内置不同结构形式的锥形环进行了数值模拟,发现固定锥形环小端端径,环大端与管壁间间隙越小换热越好;固定锥形环端径比,对于收缩环环大端与管壁间间隙越小换热越好,对于扩张环环大端与管壁间间隙适当的增大反而会强化传热;扩张环与收缩环相比,在小间隙下阻力大很多,大间隙下阻力反而略小;扩张环的综合性能始终优于收缩环。