为提升换热器效率,开发新型强化传热元件,本研究克服了传统波浪形涡发生器流阻较大这一弊端,从结构仿生学角度,设计了一种新型波浪形涡发生器—楔形波浪带。论文运用数值仿真的方法,在雷诺数为600至1800的工况范围内,对楔形波浪带和传统波浪带在传热、流阻、综合性能等方面进行了全面比较,分析了楔形波浪带的强化传热机理以及有效减阻的原因,解释了楔形波浪带结构改进的合理性和先进性。结果表明,在相同使用工况和波浪振幅时,楔形波浪带的传热强化性能比传统波浪带低15.6%至25.9%,但传统波浪带引起的流动阻力比楔形波浪带大93.4%至269.5%,因此,楔形波浪带的综合性能可以比传统波浪带提升22%。此外,论文还对楔形波浪带的起伏形状、相对传热管的使用大小以及在管内的填充程度限制这三个方面对楔形波浪带进行结构参数优化。结果表明,楔形波浪带的波形系数(α)至少应该大于15%,最好大于21%,周期比(β)则处在2至2.5的范围内较为合适,此时最佳综合性能可以达到光管的2.62倍。对于处在合理的振幅比()范围即在0.3到0.7之间的楔形波浪带性能数据进行公式拟合,所得努谢尔数和阻力系数拟合公式预测值与仿真数据误差在14%以内。最后,针对构成楔形波浪带的楔形单元布置方式对其性能的影响研究表明,具有最佳综合性能的楔形单元布置方式是4片式,其综合性能可达光管的3.26倍。楔形波浪带是一种适用于层流的优秀强化传热元件。