能源是人类生存和发展的重要物质基础,经济社会持续快速的发展,离不开有力的能源保障。随着社会生产的发展,能源问题已成为全球关注的焦点,如何节约能源已成为迫在眉睫的问题。而节能降耗离不开换热技术的进步与应用,因此发展新型的换热技术,开发实用的高效低阻强化换热器可以带来巨大的经济和社会效益。鉴于此,本文根据纵向涡强化换热的设计原理,提出了一种新型的内插三角翼的纵向涡强化换热管,即在圆管内加入带三角翼的内插片扰流元件,不断诱导产生纵向涡,从而实现管内传热强化的目的;建立了考虑流固耦合的内插三角翼的强化换热管的数理模型,生成了复杂的计算网格,进行了数值计算有效性验证;通过全三维数值模拟,对其局部的温度场和速度场进行了研究和分析,揭示了该强化传热管强化传热的机理,并对三角翼角度、三角翼尺寸和三角翼间距结构参数对其传热和阻力性能影响进行了研究;开展了不同工质下,内插三角翼的强化换热管的换热和阻力性能的研究。获得的主要研究成果如下:(1)内插的三角翼促使强化换热管内部形成了纵向涡,形成二次流,使得流体垂直冲刷管壁,从而减薄了边界层,增强了流体的混合,改善了对流换热的速度场和温度场的协同程度,从而显著的强化了换热,其阻力的增加较小,其PEC值明显提高。(2)单相水为工质,雷诺数在20000～100000,三角翼倾斜角范围为10°～30°时,其阻力系数随着角度的增加而增加,最大值比光管增加了117.25%;Nu数随着角度的增加而增加,最大值比光管增加了 49.94%;PEC值在10°时最大,为1.22左右。(3)三角翼翼高为5mm～13m范围内,翼高为13mm时其阻力系数最大,最大比光管增加了 82.2%;Nu数在翼高为7mm时最大,比光管最大增加了 45.39%;PEC值在翼高为7mm时最大,为1.22左右。(4)小翼间距的研究范围为2.5cm～12.5cm时,阻力系数随着间距的增大而减小,其最大值比光管增加了 76.06%;Nu数在间距为5cm时最大,其最大值比光管大45.39%;PEC值在5cm时最大,为1.22左右。(5)对于三种不同工质(空气、水及导热油),内插三角翼的强化换热管的Nu数均随雷诺数的增加而增加,Pr数越大,其增加的幅度越大;Pr数大的工质(如油),在处数小的时候其综合性能较好,而Pr数小的工质(如空气),在处大的时候其综合性能较好。(6)在处数为20000～100000范围内,工质为水和空气的强化换热管的PEC值均大于1,而工质为油时小于1;在办数为2000～3500的范围内,工质为油的强化换热管的PEC值由原来的小于1增加到1.09左右,而工质为空气时,PEC值由原来的1.15左右减小到了 0.85左右。