随着“双碳”战略不断推进,亟需不断优化热量的传输传递过程,走上节能高效绿色的发展道路,因此,针对加工简单、性能优越的强化换热管研究至关重要,本文提出一种呈螺旋状排列的涡节强化换热管,并采用实验结合数值方法对其管内流阻换热性能进行了深入研究。论文首先参照涡节管实际加工过程,采用显式动力学方法对不同涡节排列方式的涡节管进行有限元建模,实现了涡节管模型与实物结构的一致性。采用可实现k-ε湍流模型对交叉排列、顺序排列、螺旋角度θ=63°以及θ=103°的螺旋排列涡节管管内流动换热性能以及流场温度场分布差异进行对比研究。发现螺旋排列涡节管内流体在螺旋流道作用下会产生整体性螺旋流动,并且不同螺旋角度会诱导管内流场产生不同程度的旋流扰动。θ=63°的螺旋涡节管管内综合性能最优,最大综合性能因子E为1.24,说明了螺旋结构与涡节结构的结合具备更好的管内流阻换热性能。针对综合性能较优的螺旋涡节管结构参数（旋转角度θ、冲压深度h以及轴向间距g）对管内流阻换热性能的影响进一步开展研究,搭建螺旋涡节管管内流动换热实验台并利用显式动力学方法进行一比一建模,使实验研究与数值模拟形成对比,Nu和f实验结果与模拟结果分别相差6.6%-16.2%、7.6%-22.1%,分别获取了各个结构参数对管内流阻换热性能的影响规律,其中θ=83°、h=6mm以及g=8mm在各结构参数中具有最优综合性能。最后,限定螺旋涡节管的各结构参数相同,改变涡节冲压形状,采用数值模拟方法对球形、椭球形、柱形螺旋涡节管管内性能进行研究并利用场协同原理对其强化换热机理进行分析。其中,球形与椭球形涡节管管内流场分布类似,换热性能相近,而柱形涡节管相较于球形涡节管最大提升约8.7%的换热强度,球形与椭球形涡节管全局平均场协同角在Re=5000-45000条件下分别为88.19°-89.08°、88.10°-88.98°,说明了柱形冲压涡节结构具备更好的强化换热作用,但同时也带来了很大的阻力损失,其综合性能相比于球形冲压涡节结构较差。研究结果对于实际工程应用具有一定的指导意义,对于螺旋涡节管换热设备的使用提供参考。