传热强化技术,由于能使各种换热设备的效率提高、重量和体积减少,一直受到科技界和工业界的重视。由于上世纪70年代的能源危机和国际原油价格的持续上涨,传热强化技术获得了快速发展。虽然某些受迫流动强化传热技术已得到相当广泛地应用,但是它们普遍存在一个问题,即传热强化的同时,流动阻力(功耗)增加的更多。为了对此问题做更深入地研究,寻求传热和流动综合性能较好的强化换热管,本文对现今已经出现,得到公众认可,并有一定应用范围的三种强化换热管,即交叉缩放椭圆管、缩放管和直角横肋管,通过模拟计算的方法进行了对比研究。其中交叉缩放椭圆管是清华大学提出的新型换热管,直角横肋管则是本文作者对普通横肋管进行改进之后所得的新型换热管。为了对三种强化换热管的性能进行对比分析,本文提出了一种新的换热与流动综合评价标准,与现有的有关评价标准相比,该标准简便实用,物理意义明确,在今后的换热研究中有一定的使用前景。考虑到每种管形,因为各部分几何尺寸不同,性能差异会很大,为保证对比的准确性,本文对各种强化换热管进行模拟计算,确定各种换热管的最佳管形,然后再比较这三种强化换热管最优管形的综合性能,以验证现有的理论。考虑到工程实际应用,本文计算中管内流体的流动状态处于过渡区和湍流区范围内。最后,本文应用场协同原理对研究中出现的现象进行了理论分析,并与数值模拟结果和对比分析结果进行了比较,得出了合理的结论。