切向旋流动广泛存在于内燃机、燃烧、旋风分离、水力浮选、以及强化传热等能源动力和石油化工工业中.三维切向旋流的流动与传热的数值模拟是一个非常复杂的问题,该文首次成功地在引进先进的通用化CFD软件(PHOENICS)的基础上,加入目前工程实际中应用最为广泛的K-ε湍流模型,采用合适的K和ε方程的常数值,通过编制PHOENICS输入文件Q1,对直管内切向旋流湍流的压力场、速度场、温度场和密度场进行了数值模拟,开发出能够计算直管内三维可压缩流体有粘切向旋流紊流流动和传热的一系列软件.利用这些软件对节向旋流进行了流动特性和传热规律的研究,并得到了一些有价值的结果.1)分析了旋流内时均切向和轴向速度的截面分布规律、随旋流衰减过程的变化及入口旋流强度和平均雷诺数对它的影响;与前人实验结果对照表明,该文较为准确的预报了直管内切向旋流的回流,回流区半径比r/R=0.3~0.5,回流区长度可达管直径的6倍;2)该文通过大量计算实例发现,由部分或全部工质节向喷射形成的旋流,当入口旋流数相同时,不同工况的旋流在同一截面上的轴向的切向速度分布分别具有相似性;3)得出旋流强度沿主流方向成指数衰减的规律,并总结出计算关系式;4)研究了切身充用于强化传热的效果,表明切向旋流在入口处的管内努谢尔数最大可达无旋进的10~12倍.分析了轴向平均雷诺数、入口旋流强度和普朗特数对节向旋流的强化传热效果的影响及切向旋流夼化传热的机理.总之,切向旋流已被广泛应用于现代工业生产中,而且正在获得新的应用机会.该文进行的管内切向旋流的流动特性和传热规律的研究工作,对于改进现有以旋流运动为基础的设备工作性能有重要的意义;同时也有助于开发的设计新的以旋流运动为基础的工业应用设备.