换热器是保证工程设备正常运转的关键部件,在工业生产中扮演着重要角色,因此设计开发高效节能的换热器成为一项重要任务,寻找先进的强化传热技术是提高换热器性能的途径。基于以上背景,本文采用数值模拟方法研究了扭转椭圆管、扭转矩形管和内置扭带圆管三种扭转通道内的流动和传热特性。本文研究了扭转通道内二次流强度的描述方法,揭示了扭转通道内二次流强化传热的机理。现将主要研究结果汇总如下:（1）本文提出了扭转椭圆管和扭转矩形管内二次流强度的描述参数Sw。Sw为一个无量纲数,是流动条件（雷诺数Re）和几何条件（扭率σ和截面参数b/a）的组合数。使用Sw描述扭转通道内的二次流强度可避免了求解复杂速度场,只需已知流动条件和几何条件就可明确扭转通道内的二次流强度。弥补了其他参数描述二次流强度的不足,Sw方便工程使用。（2）三种参数Se,Sw,Re R可用于描述扭转椭圆管内的二次流强度,三种参数Se,Sw,Re R满足相容性关系。由于二次流的产生使得扭转椭圆管的传热增强,等壁温和等热流两种热边界条件下,扭转椭圆管的强化传热能力明显。雷诺数为800时,扭率σ=3,截面参数b/a=0.6,等壁温边界条件下Nus,TWI/Nus,STR为1.35,等热流边界条件下Nus,TWI/Nus,STR为1.37。此外,阻力系数明显增大,在本文研究的参数范围内,扭转椭圆管内的平均努塞尔数Num和阻力系数f可以写成常数项和二次流项的叠加,常数项为光滑椭圆管通道内的平均努塞尔数Num和阻力系数f,表明扭转椭圆管强化传热的同时增大了阻力损失,间接的揭示了扭转椭圆管强化传热的机理。（3）周期性充分发展的流动,扭转椭圆管和直椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal的非均匀分布特征明显,等壁温边界条件下直椭圆管内参数Nulocal,max/Nulocal,min为5.7/1.7,等热流边界条件下直椭圆管内参数Nulocal,max/Nulocal,min为7.4/2.7。在扭转椭圆管内,等壁温边界条件下这一参数为10.0/1.1,等热流边界条件下,这一参数为8.9/3.1;扭转椭圆管强化传热能力显著,但并非扭转椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal均大于直椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal,局部小范围内,直椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal大于扭转椭圆管壁面的局部努塞尔数Nulocal;等壁温边界条件下的Nulocal也可能大于等热流边界条件下的Nulocal。从热通量对流传输方程的计算结果来看,对两种通道而言,等壁温和等热流两种边界条件下,速度和速度梯度对热通量传输的贡献在计算域内为非均匀分布,使得参数q/Δt分布不均匀,故Nulocal分布不均匀。扭转椭圆管内并非所有区域内速度和速度梯度对热通量的传输有促进作用,局部区域内有抑制作用,使得直管内的Nulocal可能大于扭转椭圆管内的Nulocal。在扭转椭圆管内等壁温边界条件下速度和速度梯度对热通量传输的贡献可能大于等热流边界条件下的速度和速度梯度对热通量传输的贡献,使得等热流边界条件下的Nulocal可能大于等壁温边界条件下的Nulocal。（4）论文计算了扭转矩形管内的周期性充分发展的层流和湍流流动和传热特性,采用等壁温和等热流两类边界条件,截面参数b/a=1,0.5和0.3,扭率σ=5,6,7.通过与直矩形管内平均努塞尔数Num和f比较,验证了程序的计算精度。扭转矩形管内平均努塞尔数Num和f均大于相应的直矩形管内平均努塞尔数Num和f。扭转矩形管内的二次流强度也可用参数Sw和Se描述。采用不同的参数描述扭转矩形管内的二次流强度时,Num,TWI及f TWI与二次流参数的关系式结构相似,均为常数项和二次流强的叠加。这也是扭转通道强化传热机理的一种描述方法。（5）二次流强度的描述参数Sw可用于描述内置扭带圆管产生的二次流强度,从这一参数的建立方法可以看出,一个扭转通道,可用于明确的形状参数描述它的几何特征,可用Sw描述这类扭转通道产生的二次流大小。Se和Re R两类参数对物理模型的几何特征没有选择性,已知流场的局部信息后均可获得这两类二次流强度的描述参数。（6）应用热通量对流传输方程可以看出,三类扭转通道,扭转椭圆管,扭转矩形管和内置扭带圆管,传热增强的原因都是速度和速度梯度项对热通量传输的贡献加强。对扭转椭圆管和内置扭带圆管,强化传热的机理可解释为:扭转椭圆管增大了速度项和速度梯度项对热通量传输的贡献。具体为在η方向上,扭转椭圆管诱发的二次流增大了速度和速度梯度对热通量qη传输的贡献,进而引起壁面上传入流体的热量增多,自动强化下游的热通量传输,故引起强化传热。对扭转矩形管而言,所有壁面均为传热面。它的传热强化的机理可以理解为在η方向和ξ方向上,速度和速度梯度项增大,相互促进了qη和qξ传输,使流体从壁面上获取的热量更多,引起了强化传热。