能源问题的日趋紧张促使换热器向着质轻、低损耗的方向改进,同时也使管内强化传热技术得到了快速发展。扭带是结构最简单的内插扰流元件,被广泛用于强化管内换热,对强化低雷诺数流体或高普朗特数流体的对流换热十分有效,但同时也会增加管内流体的压降和阻力。为了减小管内流体的摩擦阻力和形体阻力,对扭带进行改进得到了一种扭曲涡产生器,并在此基础上提出了一种扭曲中空涡产生器。本文首先对圆管内插不同形状的扭曲涡产生器管内层流流动与传热进行了数值模拟,对比了不同形状的涡产生器对管内流体流动与传热的影响;进一步分析了等腰梯形涡产生器结构参数对管内流体流动与传热的影响;研究了管内插扭曲中空涡产生器管内流体流动与传热特性;对比了不同内插件对管内流体流动与传热的影响;分析了内插不同内插件管内二次流强度与的对流换热的关系。研究发现:(1)在扭带裁去部分面积相同的情况下,涡产生器形状对管内对流换热有一定影响,换热能力最强的是等腰梯形涡产生器,直角梯形涡产生器次之,矩形涡产生器的换热能力最差。(2)管内插不同形状的涡产生器后,沿主流方向x=0.29~0.333m的范围内,流体流动处于充分发展阶段,沿主流方向横截面上平均Nu数呈现周期性变化。(3)在其他结构参数相同的条件下,等腰梯形涡产生器的平均Nu随着涡产生器扭率或涡产生器间距的增大而减小。在其他结构参数相同的条件下,扭曲中空涡产生器的平均Nu和阻力系数f随着涡产生器扭率的增大而减小。(4)管内插不同内插件后,在Re=50~200范围内,中空涡产生器的综合强化传热能力最好,涡产生器的综合强化传热能力最差;在Re=200~800范围内,中空扭带的综合强化传热能力最好,涡产生器的综合强化传热能力最差。(5)在其他结构参数相同的条件下,随着等腰梯形涡产生器扭率或涡产生器间距的减小,管内二次流强度增强;等腰梯形涡产生器基带宽度的变化与管内二次流强度变化没有明显的依变关系。在其他结构参数相同的条件下,随着扭曲中空涡产生器扭率的减小,管内二次流强度增强;随着中空扭带扭率的减小,管内二次流强度增强。