寻求强化传热的方法是从事传热研究人员的重要研究方向之一.在传统的强化传热技术的基础上,中国科学家提出了一种强化传热的新理论:即速度场与热流场的场协同理论.该文主要是从理论分析场协同机理的来源,并采用计算机数值模拟的方法,以管内强制湍流对流换热为研究对象,研究管内湍流传热中速度场与热流场的协同关系.从传热能量方程出发,利用时均值的方法进一步探讨了管内湍流换热中速度场与热流场协同控制的机理,认为流体的对流换热的强度,不仅取决于流速、温度和流体物性,还取决于速度场与热流场的相互配合,从矢量看,这是速度和热流矢量两个场的协同,从标量来看则有3个:速度绝对值、热流绝对值和两者夹角的余弦值.对场协同理论指导下的换热指标与以往的传统强化换热准则进行比较,并针对场协同理论不能反映阻力变化的情况,提出了采用熵产生的观点来弥补场协同理论在这方面的不足,使场协同强化传热理论更具有实际意义.用Fluent软件对横纹管湍流对流传热进行数值模拟,研究壁面处速度场与温度场的分布,从数值模拟的观点出发,间接验证了上述场协同机理的正确性.模拟结果表明在速度大小、温度梯度的大小一定的情况下,换热结果取决于速度场与热流场夹角的余弦值,当夹角较小时,协同性能较好,传热效果较高.同样对缩放管进行数值模拟,研究缩放管强化传热的机理,并通过速度场与热流场协同控制的理论,得出增加缩放管收缩段长度,减小扩张段长度有利于提高传热性能的结论.通过将两种不同类型的缩放管的传热性能与光滑管比较,为工业生产中缩放管的选型提出了优化设计思路.