射流冲击作为高效的强化传热方式,适用于高温和高热流等极端工况,因而得到广泛的研究和应用。熔盐作为新型的传热蓄热工质因适用温度范围大、工作压力低、粘度小等优势,在太阳能热发电和工业余热利用等领域得到应用,但有关其传热特性的研究和认识仍比较缺乏。本文采用数值模拟的方法,对熔盐自由表面射流冲击的流动特性和传热特性进行数值研究,以为熔盐强化传热技术的应用提供参考。首先,针对射流冲击过程的基本特性,选取7种不同的湍流模型,进行传热性能的数值计算,并将计算结果与文献实验结果进行对比,分析不同湍流模型的特点,确定Standard k-ε湍流模型作为本文数值计算模型。其次,根据已确定的湍流模型,以熔盐为工质,对不同工况下单孔射流冲击传热特性进行了数值模拟研究,考察几何参数和流动参数对流动传热的影响。结果表明,随着射流雷诺数增加,驻点区努谢尔特数和径向努谢尔特数均随之增加。当射流雷诺数不变时,局部努谢尔特数的分布几乎与射流间距无关;当其他条件不变时,在驻点区换热表面冲击压力随雷诺数的增大而逐渐增大;当射流间距较小时,射流中心线“方向”的无量纲速度u/u0和无量纲径向速度v/u0的分布几乎与射流雷诺数无关,而射流中心线的湍动能k/u0~2和近壁面径向湍动能k/u0~2随着射流雷诺数的增加逐渐减小。此外,在本文研究范围内,随着熔盐温度升高,其普朗特数减小,射流冲击传热效果逐渐减弱。最后,在上述研究基础上,进行了熔盐阵列射流冲击传热数值模拟研究,考察了射流间距、射流雷诺数、喷嘴间距对射流冲击传热性能的影响。计算结果表明,在其他条件相同的情况下,换热表面局部努谢尔特数和压力均随射流雷诺数的增加而增加;随着射流间距增大,换热表面平均努谢尔特数逐渐增大,但是增大幅度变缓,并在射流间距为3d至5d和喷嘴间距为3d至4d时,有比较好的换热强度和温度均匀性。此外,喷嘴间距对射流流场的分布结构有很大的影响。当喷嘴间距为2d时,在射流冲击到换热面之前,两股射流之间的相互干扰强烈,在下游射流发生明显的偏转,随着喷嘴间距的增加,这种干扰作用逐渐减弱。