该文针对工程中大量存在的湍流流动现象,研究了管内流动和管外流动的场协同控制机理,通过数值模拟的方法分析了时均速度矢量、时均温度梯度矢量及二者间夹角对流体换热能力的作用,并提出了一些改进换热的新措施.首先研究了管内湍流流动.根据场协同理论,分析了控制缩放管中流体湍流换热能力的因素,发现湍流流动并不总是提高热量传递能力.由此提出了一种新型缩放管形式,在普通缩放管优化结构的基础上,将扩张段的长度减到最少,可提高其换热能力4.67﹪~8.34﹪.同时也增大了流体的阻力损失7.87﹪~15.22﹪.改型缩放管较之普通缩放管的综合换热性能有所提高,在Re=15000~50000,η=1.008~1.06.该文的第二部分是研究管外的场协同机理,对小Re数情况,用数值模拟方法分析了圆管束和椭圆管束的流动和换热特性.并在相同Re数或压降下,比较了它们各自控制换热的优势.在高Re数下,通过对外掠四种不同长短轴比例的椭圆管束的实验研究,得到了它们的换热和流动阻力与Re数的关联式.在相同压降下,当a:b=2.8:1时,椭圆管的综合换热性能最好.总结该文的研究结果,说明只有当速度的模、温度梯度的模及两个矢量场夹角的余弦值共同作用为最大时,场协同的程度最佳.