中药是中华民族的文化瑰宝,其独特的疗效和较少的副作用受到全球广大患者的推崇。但中药的煎煮方法非常讲究,从器具到火候,先煎后下,烊化兑服。传统的手工煎药方式都是使用药罐在开放状态下进行,使得煎药质量和能源合理利用成为困扰工业中药煎煮工艺中的两大难题。随着现代科技的发展和人民日益增长生活水平需求,现阶段的煎煮工艺也愈加完善,煎药锅内置金属丝网多孔介质替代传统的内置煎药包煎煮形式的设备,不但能提高药物有效成分提取,而且解决了在煎药过程搅拌不及时药物粘糊现象发生的问题。但是在煎煮工艺的过程中,此种煎药设备在能量传递的过程中换热损失较多。为了寻求更加优化的丝网多孔介质规格以提高能量利用效率,适应药房等工程需求,且满足煎煮工艺过程中苛刻煎煮方法的要求,对煎药锅内置丝网多孔介质的流动与换热特性研究特别重要。基于上述煎煮设备的背景,在丝网多孔介质内的流动特性数值研究中,创新性地提出了跨尺度多孔介质模型简化分析,构建了丝网多孔介质孔隙尺度单元模型,采用了结构化和非结构化网格相结合的混合网格划分技术。通过丝网多孔介质孔隙通道的数值分析,研究不同规格丝网多孔介质通道内的流阻特性、流型区间与流场变化特性等。根据数值分析结果,得到了不同规格下孔隙尺度通道的流阻特性,显示出丝网规格对其通道内非线性流动阻力特性产生的显著影响。结果表明:丝网多孔介质内流体流动状态存在不同的行为,根据无量纲的方法确定多孔介质内不同流区的范围,并分区拟合得到不同流区经验关联式,给出了新的流动阻力关联式,为研究煎药锅内置丝网多孔介质的设计和优化奠定了基础。二维丝网孔介质通道单相流体的流场特性数值研究方面,利用现有的丝网多孔介质中流体流动的计算基准,系统地借鉴其他类型多孔介质的数值研究方法,采用等效转换准则,提出了二维丝网孔介质模型。进一步揭示了不同流速、不同规格下的二维丝网多孔介质模型对流场特性的影响,并找出二维与三维数值计算之间的异同点,总结出二维模型下丝网多孔介质通道内流体流动的特性。结果表明:在流动阻力压降方面,所构建的二维数值模型和采用的计算方法能够较为准确模拟的丝网多孔介质通道内的流动特性,具有较高的可靠性与准确性。在流场方面,丝网多孔介质通道来流的速度在每个孔隙尺度流动单元内呈波浪形流动,且随着最大波幅的形态流动。在煎药锅内置丝网多孔介质的单相流动与换热机理的数值研究方面,基于前两章得出的丝网多孔介质流动阻力特性规律及模型维度转换准则,构建了煎药锅内置丝网多孔介质二维全尺度模型,采用了多尺度模型和分区网格划分技术,将丝网多孔介质微米级单位网格元素与主流区分米级单位网格元素合理衔接,最终获得了基于内置不同丝网类型、丝网规格以及空间位置等因素,对煎药锅内工质的耦合换热特性和流动特性的影响规律。研究结果对煎药锅内流场和温度场有效调控给予了理论支撑,对工程设计过程中煎药锅内置丝网多孔介质的类型、规格以及空间位置指明了方向。本文采用数值研究和实验数据对比验证相结合的手段,基于中药煎煮工艺节能优化的要求,深入研究了煎药锅内置丝网多孔介质的流动与换热特性,通过数值模拟获得了丝网多孔介质的类型、规格以及空间位置等因素,对煎药锅热工水力的影响规律,明确了丝网多孔介质通道流动阻力压降经验关联式,揭示了煎药锅内金属丝网流阻对其换热性能的影响规律,为优化煎药锅内丝网多孔结构和降低煎煮工艺过程中的能耗提供依据,具有较强的理论意义和工程应用价值。