该文在前人工作的基础上,主要对壳侧纵流的换热器进行了强化传热研究,并取得了以下成果:1.首创研发了波形折流杆换热器,不仅具有以往折流杆换热器抗流体诱导振动的优点,而且还克服了以往折流杆换热器结构松散的缺点,使其在单位截面积上的布管数明显增多,通过对本文研究的壳侧内径为φ257的换热器中换热管的传热面积计算,得到了波形折流杆与传统正方形布管的折流杆换热器和直杆三角形布管的折流杆换热器的换热面积,波形折流杆换热器的换热面积比后二者分别提高了25％和17.3％,因此,波形折流杆换热器在结构紧凑性方面的优越性是显而易见的.实验研究表明:波形折流杆换热器与单弓形折流板换热器相比,无论在强化传热性能还是在流体阻力性能方面都具有较大的优越性.2.在三维圆柱坐标系中应用多孔介质的分布阻力、分布热源模型建立了换热器流动与换热的控制方程,并在模型中加入了反映多孔介质表面渗透率各向异性的方程.在商用软件PHOENICS程序的基础上,把管束中单相流动模拟为多孔介质中的流动,建立了卧式波形折流杆换热器壳侧单相流动和换热的模拟方法和相应的程序.并首次对卧式波形折流杆换热器壳侧单相湍流流动进行了冷、热态的三维数值模拟.计算结果与实验结果比较表明,多孔介质模型可以较好地预测卧式波形折流杆换热器壳侧单相流动的总压降、冷热流体的进出口温度变化,表明所提出的方法和编制的程序是成功的.3.通过数值分析可知,波形折流杆换热器的内部流场均匀,不存在传热死区,通过在不同结构下的数值模拟,得到了波形折流杆换热器的传热和流体流动阻力关系式.首次应用数值计算方法对波形折流杆换热器进行了结构优化,优化结果表明:在该文的设计工况下,所研究的波形折流杆换热器应用双排布管方式并取折流栅间距为100mm的附近值时,α/△p取得极大值,说明该种结构尺寸组合较优.4.首次对具有复杂结构的折流板换热器和波形折流杆换热器进行了场协同分析.角度场的计算结果表明,流体在湍流条件下,换热器管束的支承结构对其壳侧的场协同性能起作决定性的作用,管束支承结构不同,表征场协同程度的平均角度场的变化范围不同.波形折流杆换热器的平均角度场的变化范围在65.3°~70.8°之间,而折流板换热器的角度场在78.4°~78.9°之间变化,说明波形折流杆换热器在场的协同程度方面是优于传统的单弓形折流板换热器的.5.引入有效截面率的概念,考虑换热管和折流杆共同引起的流道变化对壳侧流体流动阻力和传热的影响.通过对具有不同有效截面率的结构进行数值模拟表明,有效截面率越小,传热效果越好,但流动阻力将相应的增加.该文首次将这一概念应用到对波形折流杆换热器的传热和流体阻力计算的准数关系式中.