太阳能资源的高效利用是目前解决能源危机的一种重要方式。但是在高速发展的今天,现有技术对太阳能的利用率仍旧不高,因此如何提高太阳能的利用率成为现阶段开发太阳能的重点。本文是以线性菲涅尔太阳能集热器中的集热管非均匀受热为背景,对集热管内流动和换热特性进行探索研究,以扰动或破坏边界层强化换热技术为理论技术,以导热油Syltherm 800为传热介质,低温介质流入集热管经过热交换流出。对管内壁加工凸螺旋内肋、凹螺旋内肋、平行螺旋内肋、管内置普通扭带、中空纽带,在雷诺数10000～120000范围内的流动和换热特性进行仿真模拟,考虑到本文选取模型种类及工况多,计算量大且复杂,故使用超算云计算设备进行仿真;分析了不同肋高h、不同肋径w、不同螺距p、不同肋间夹角α、不同扭带宽度等结构参数对管内传热特性的影响,并通过前面的模拟结果,选择换热性能好的结构参数组合进一步优化,分析不同参数对管内换热特性和阻力特性的影响。结果表明:1.对于凸螺旋内肋管,肋高h、肋径w、螺距p对管内流动和换热特性有着明显的影响;其中h/w=0.36、0.39、0.43、0.50时换热能力最好,h/w=0.33时换热能力居中,而h/w=0.28时,换热能力较差;p=200 mm时的换热性能优于p=260 mm和p=390 mm。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为h/w=0.36,p=200 mm、h/w=0.36,p=260 mm、h/w=0.43,p=200 mm、h/w=0.43,p=260 mm、h/w=0.50,p=200 mm、h/w=0.50,p=260 mm。2.对于凹螺旋内肋管,肋高h、肋径w、螺距p对管内流动和换热特性的影响甚微;h/w=0.43、0.50时换热能力最好,h/w=0.28、0.33、0.36时换热能力居中,而h/w=0.39时,换热能力较弱。螺距p对管内流动进而换热特性没有明显的影响,三种螺距下的换热特性相差不大,p=200 mm时最优,p=390 mm时换热特性较差。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为h/w=0.43,p=200 mm、h/w=0.43,p=260 mm、h/w=0.50,p=200mm、h/w=0.50,p=260 mm。3.对于平行螺旋内肋管,肋高h、螺距p、肋间夹角α对管内流动和换热特性有着明显的影响;其中任意h/w下的内肋管,均具有很好的换热效果,且在高雷诺数下的换热性能更好,h/w=0.36时的平行螺旋内肋的换热能力普遍优于h/w=0.43和h/w=0.50;p=200mm时的换热性能优于p=260 mm,但三种肋间夹角α换热效果的区别不是很明显,α=180°时换热效果最好,α=120°次之,α=60°最弱。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为h/w=0.36,p=200 mm,α=180°、h/w=0.36,p=200 mm,α=120°、h/w=0.43,p=200 mm,α=180°、h/w=0.43,p=200 mm,α=120°。4.对于管内置普通扭带,扭带宽度e、扭带节距z对管内流动和换热特性有很大的影响,整体换热效果远高于凸螺旋内肋、凹螺旋内肋、平行螺旋内肋。e/d=0.95时的扭带,即最靠近管壁的扭带换热效果明显高于e/d=0.72和e/d=0.48;扭带节距对管内换热特性也有一定的影响,尤其是在高雷诺数下,且z=260 mm时的换热效果大于z=390 mm。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为e/d=0.95,z=260 mm、e/d=0.95,z=390 mm、e/d=0.72,z=390 mm。5.对于管内置中空扭带,扭带宽度e、扭带节距z对管内流动和换热特性有很大的影响。e/d=0.95时换热最好,而e/d=0.72时换热较弱,且在z=260 mm时换热效果高于z=390 mm,但区别不是很明显,尤其是在低雷诺数下,z=390 mm时的两种不同相对宽度参数下的中空扭带的换热效果都较弱,高雷诺数时才有一定的效果,但整体中空扭带的阻力系数降低了,这使得综合传热因子JF略有增大。综合Nu、f、JF,换热效果最好的参数组合为e/d=0.95,z=390 mm。