采用无源强化传热技术的管翅式换热器,其翅片结构对换热器的流动与传热性能有很大的影响,例如波纹翅片、锯齿形翅片、百叶窗式翅片及开孔式翅片等。虽然翅片结构不同,但都能破坏热边界层的发展,提高换热器的换热性能,同时增加的流动阻力相对较小。因此采用类似翅片结构的管翅式换热器,由于结构紧凑、换热能力强、便于布置等优点而被广泛应用。由于对管翅式换热器综合换热性能的需求不断提高,需要对已有的波纹翅片结构进一步研究。目前对波纹翅片的研究,主要集中在流体入口方向与波纹通道存在周期性夹角的情况,对流体入口方向与波纹通道平行的研究比较少。因此本文通过数值研究的方法,研究在湍流范围内,三角形、弧形以及正弦形纵向波纹管翅式换热器在不同波纹周期和波纹高度时,对换热器的流动与传热影响。主要结论为:对于三种不同形状的纵向波纹管翅式换热器,在流体流经管排时,流道截面减小,使得流速加快,流体冲击翅片压力侧并在吸力侧产生纵向涡。流体向下游流动过程中经过的管排越多,流体冲击压力侧以及产生的纵向涡的强度也越大,也越能破坏热边界层的发展。因此三个不同形状的纵向波纹换热器模型的后半部分的换热都要比前半部分的好。这样的差别在波纹周期一定,波纹高度增加,或者波纹高度一定,波纹周期减小时愈加明显。当波纹周期或者当波纹高度一定,随着波纹高度的增加或者波纹周期的减小,都使波纹变得陡峭,流体冲击压力侧强度和纵向涡的强度都在增加,且形成纵向涡的数量也在增加。当波纹周期或者波纹高度一定,随着波纹高度增加,或者波纹周期减小,三种不同形状的纵向波纹管翅式换热器的平均Nu、阻力系数f和强化传热评价因子JF都在增大。其中波纹周期为3.175mm,波纹高度为1mm的三角形、弧形和正弦形纵向波纹管翅式换热器的平均Nu和阻力系数f都达到最大,相较于平板管翅式换热器的平均Nu分别提高了32.6%、23.9%和34.5%,而阻力系数f仅仅分别提高了8.2%、3.7%和7.6%。对波纹周期为3.175mm和波纹高度为1mm的三种纵向波纹进行比较,正弦形纵向波纹的平均Nu和强化传热评价因子JF最大,三角形次之,弧形的最小。而正弦形和三角形纵向波纹的阻力系数f基本一致,弧形的最小。正弦形纵向波纹的最大强化传热评价因子JF达到1.31,分别比三角形和弧形的最大强化传热评价因子JF高1.5%和7.1%。