随着换热技术不断发展，人们对材料性能的要求越来越高。寻找一种传热性能好且能耗小的新型工质势在必行。纳米流体因其良好的换热特性、稳定性、不易磨损与阻塞管路等优势，拥有广泛的应用前景。在水溶液中加入高分子聚合物，可实现大大降低流动中的阻力损失，因其减阻优势而广泛应用于流体输配系统。高分子聚合物给溶液带来减阻效应的同时，会相应降低溶液的传热特性，使得其在实际应用中依然存在一定局限性。因此能否将高聚物水溶液的湍流减阻效应与纳米流体的强化换热效应相结合，形成新型的流动与换热工质—高聚物基纳米流体，为实际工程应用提供参考价值。本文主要研究纳米流体和高聚物水溶液的传热和流动特性，并利用纳米粒子高导热特性解决高聚物水溶液传热降低的问题。运用Fluent6.2.3软件对Cu纳米流体、高聚物水溶液和高聚物基Cu纳米流体的传热与流动特性进行数值模拟。通过计算分析得到：强制对流条件下，在溶液中添加少量纳米粒子可使传热显著增强。但是，继续添加纳米粒子对其传热没有明显增强效果，层流状态下，纳米粒子体积分数1%为最佳浓度；湍流状态下，纳米粒子体积分数为0.5%为传热最适宜浓度；雷诺数越大传热效果越好，而增大热流密度对强化传热的影响不显著；另外，采用DPM（Discrete phase model）离散相模型与单流体模型进行比较，同一雷诺数下，流体中力的作用对速度场有影响而对温度场没有。在湍流状态下的模拟结果显示，与牛顿流体相比高聚物水溶液发生了减阻和传热降低的双重效果，雷诺数越大减阻效果越好，当雷诺数为20000时，减阻率为61.04%，传热降低率为45.88%；发生减阻的原因是高聚物水溶液流动中的总应力小于牛顿流体流动中的总应力和；且高聚物水溶液流动中的无量纲温度与速度分布中缓冲层均有增厚现象，这也充分解释了减阻与传热降低现象。在分别对纳米流体与高聚物水溶液传热与流动特性数值模拟基础之上，进一步对高聚物基Cu纳米流体进行了数值模拟计算。发现纳米粒子的加入虽然使流动阻力略微增加，但一定程度上强化了传热效果；当增大雷诺数时，溶液的传热效果增强且总应力增大；然而随减阻参数的增加，壁面切应力与Nu数逐渐降低，这充分说明高分子聚合物在高聚物基纳米流体中依然发挥减阻与降低传热的作用。