管壳式换热器在工业领域有广泛的应用，利用强化传热技术，能提高能源利用效率，实现节能减排的目的。本文针对被动强化传热技术，研究湍流状态下强化传热管内流场的流动结构与强化传热机理。　　本文利用Fluent软件对内置涡杆的强化传热管和螺旋波纹管进行数值模拟研究，数值模拟采用大涡模拟方法（LES），分析流场中速度、温度、涡量等参数，结果表明，涡杆的扰动作用使流体速度增大，流体以高流速冲刷壁面，边界层厚度减小，流场中产生了三对纵向涡，核心区的低温流体与近壁区的高温流体混合，核心区温度逐渐升高并保持均匀，有利于强化传热。螺旋波纹管中有较强的旋流产生，低温流体被引向壁面，近壁区域的温度梯度增大，低温流体与高温流体混合，核心区域流体温度逐渐升高且分布更加均匀。与内置涡杆结构相比，螺旋波纹管内有大量涡旋产生，涡量大而且涡旋分布广，流体产生强烈扰动与混合，具有更好的传热效果。用本征正交分解（POD）提取流场中的拟序结构，结果表明，涡旋和局部高速区域的产生是流场中最重要的结构特征。对涡杆结构进行优化，加强对涡杆流场的扰动，使流场中产生更多的涡旋，优化后的结构能有效提高传热效果。对不同强化传热管进行强化传热性能分析，可以看出螺旋波纹管强化传热的同时产生的阻力不会太大，是一种良好的强化传热管结构。　　粒子图像测速技术（PIV）主要用于对流场进行初步探究，并为数值模拟的方法提供验证。通过实验测量内置涡杆的强化传热管和螺旋波纹管内的速度分布，实验结果与模拟结果比较吻合，流场中有涡旋形成。