纵向涡发生器作为一种无源强化技术,因为其强化效果明显,制造安装简单方便,被许多学者进行过深入的研究,但是大多数研究成果都是关于纵向涡发生器对通道内强迫对流换热影响的研究,结果表明对于通道内强迫对流换热纵向涡发生器有着较好的强化换热效果.通过对纵向涡发生器强化机理的分析,其对于自然对流的换热应该有不错的强化换热效果.该文首先通过实验研究了直角三角翼对纵向涡发生器强化恒热流竖直平板自然对流换热效果.然后利用数值模拟计算软件对实验进行了模拟,并进一步通过数值模拟研究了直角三角翼对纵向涡发生器的几何参数对强化换热效果的影响.实验结果表明:直角三角翼对纵向涡发生器对恒热流竖直平板自然对流层流区域换热有较好的换热强化效果,而对于湍流区域效果不明显.层流区域换热强化效果的好坏与当地层流边界层的厚度有关系,层流边界层厚的地方纵向涡发生器的强化换热效果好,层流边界层薄的地方强化换热效果差.虽然直角三角翼对纵向涡发生器对竖直平板自然对流整体有较好的强化效果;但是,在纵向涡发生器前的很小范围内和相邻两纵向涡发生器之间的区域里,却使得换热恶化.通过纵向涡发生器的错列布置可以解决这些问题.直角三角翼对纵向涡发生器强化换热时,存在最佳攻角.该实验条件下,在自然对流层流区域内,10mm×20mm直角三角翼对纵向涡发生器最佳攻角在40°左右.直角三角翼对纵向涡发生器的最佳攻角应满足以下条件:a、纵向涡发展充分且完整.b、纵向涡对之间的相互影响适合.几何相似的直角三角翼对纵向涡发生器有着相近的最佳攻角.直角三角翼对的翼高是影响换热效果的重要因素.该实验条件下,对于底边长为20mm攻角45°直角三角翼对,Ra=6.42E+07时,最佳翼高为15mm;Ra=8.8E+07时,最佳翼高为20mm,这表明最佳翼高与当地层流边界层厚度有关.在直角三角翼对涡发生器组中,过小的横向间距将削弱纵向涡的换热效果.最小横向间距与纵向涡发生器产生的纵向涡大小有关,最小横向间距应保证相邻纵向涡旋没有显著的干扰.在元件数量,布置方式,和其他条件相同情况下,纵向涡发生器强化换热的效果要优于矩形低肋.自然对流换热广泛存在于工程应用中,利用纵向涡发生器强化自然对流,强化效果明显,无需额外的能量消耗,制造安装简单,是一种非常经济的强化换热手段,具有良好的应用前景.