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高粘度流体换热器应用在化工、航天、机械、食品等多种领域。由于高粘度流体普遍存在导热系数小，传热阻力大的问题，使高粘度流体换热器也存在传热弱、阻力大的问题。为提高设备的可靠性，设计更紧凑高效的高粘度流体换热器，本文基于高尔夫球的凹坑减阻特性，提出换热管的麻面设计思想——新式麻面管，对以润滑油为代表的高粘度流体流域的流动与换热特性进行数值模拟研究，为高粘度流体换热器的设计提供一定的理论参考。主要工作内容及成果如下：
(1)采用三维数值模拟的方法，对润滑油横掠单管的流动与传热特性进行研究分析。结果表明：凹坑的存在加强了边界层能量与动量交换，强化了麻面管传热；凹坑使得麻面管的边界层分离延后，麻面管所受流动阻力减小。凹坑的强化传热与减阻作用使麻面管的综合传热效果优于光管。
(2)对不同进口油速、凹坑结构参数与凹坑布置型式的麻面管单管进行数值模拟计算。结果表明：在本文研究范围内通过合理减小凹坑直径d，增大凹坑深度h、减小轴向坑距p与圆周坑距l可提高麻面管的综合传热特性；麻面管的Nu值比光管增加了28.6%～55.4%，f值比光管减小了0.59%～26.9%，且PEC值在1.05～1.59范围内。
(3)将Nu值、f值与PEC值设为目标函数，利用Design-Expert软件中的响应面设计对麻面管凹坑结构进行参数优化设计。系统得出的最优参数组合为：Re=1144、d=2.2mm、h=1.1mm、N=12、p=10mm，此时对应的Nu=209.95、f=1.08、PEC=1.6。
(4)以上文所得麻面管单管的最优结构为计算单元，对顺排与叉排布置型式的麻面管管束进行数值模拟。结果表明：由于麻面管凹坑的存在，顺排与叉排布置下麻面管管束间的流速均高于光管管束，温度场变化均较光管管束显著；叉排管束由于布置复杂，相较排列平直的顺排管束的流场与温度场变化更为复杂。
(5)对不同相对横向节距s1/D、相对纵向节距s2/D与流体雷诺数Re下顺排管束与叉排管束的传热与流动特性进行模拟计算。结果表明：顺排麻面管管束比光管管束的Nu值升高了7.6%～47.7%，f值降低了0.66%～7.4%；叉排麻面管管束比光管管束的Nu值升高了11.6%～50.2%，f值降低了2.4%～10.1%；不同管间距与布置型式的麻面管管束的综合传热性能均优于光管。
(6)将Nu值、f值与PEC值设为目标函数，对影响麻面管管束流动与换热特性的油流速v，相对横向管间距s1/D与相对纵向管间距s2/D进行参数优化设计。系统得出顺排管束的最优参数组合为：进口油速v=1.8m/s、相对横向节距s1/D=1.68、相对纵向节距s2/D=1.45，此时对应的Nu=214.99，PEC=1.47；叉排管束的最优参数组合为：进口油速v=1.8m/s、相对横向节距s1/D=1.75、相对纵向节距s2/D=1.33，此时对应的Nu=233.53，PEC=1.46。
(1)采用三维数值模拟的方法，对润滑油横掠单管的流动与传热特性进行研究分析。结果表明：凹坑的存在加强了边界层能量与动量交换，强化了麻面管传热；凹坑使得麻面管的边界层分离延后，麻面管所受流动阻力减小。凹坑的强化传热与减阻作用使麻面管的综合传热效果优于光管。
(2)对不同进口油速、凹坑结构参数与凹坑布置型式的麻面管单管进行数值模拟计算。结果表明：在本文研究范围内通过合理减小凹坑直径d，增大凹坑深度h、减小轴向坑距p与圆周坑距l可提高麻面管的综合传热特性；麻面管的Nu值比光管增加了28.6%～55.4%，f值比光管减小了0.59%～26.9%，且PEC值在1.05～1.59范围内。
(3)将Nu值、f值与PEC值设为目标函数，利用Design-Expert软件中的响应面设计对麻面管凹坑结构进行参数优化设计。系统得出的最优参数组合为：Re=1144、d=2.2mm、h=1.1mm、N=12、p=10mm，此时对应的Nu=209.95、f=1.08、PEC=1.6。
(4)以上文所得麻面管单管的最优结构为计算单元，对顺排与叉排布置型式的麻面管管束进行数值模拟。结果表明：由于麻面管凹坑的存在，顺排与叉排布置下麻面管管束间的流速均高于光管管束，温度场变化均较光管管束显著；叉排管束由于布置复杂，相较排列平直的顺排管束的流场与温度场变化更为复杂。
(5)对不同相对横向节距s1/D、相对纵向节距s2/D与流体雷诺数Re下顺排管束与叉排管束的传热与流动特性进行模拟计算。结果表明：顺排麻面管管束比光管管束的Nu值升高了7.6%～47.7%，f值降低了0.66%～7.4%；叉排麻面管管束比光管管束的Nu值升高了11.6%～50.2%，f值降低了2.4%～10.1%；不同管间距与布置型式的麻面管管束的综合传热性能均优于光管。
(6)将Nu值、f值与PEC值设为目标函数，对影响麻面管管束流动与换热特性的油流速v，相对横向管间距s1/D与相对纵向管间距s2/D进行参数优化设计。系统得出顺排管束的最优参数组合为：进口油速v=1.8m/s、相对横向节距s1/D=1.68、相对纵向节距s2/D=1.45，此时对应的Nu=214.99，PEC=1.47；叉排管束的最优参数组合为：进口油速v=1.8m/s、相对横向节距s1/D=1.75、相对纵向节距s2/D=1.33，此时对应的Nu=233.53，PEC=1.46。