传统直壁圆管内流体的传热效率低,为强化换热管内流体的传热效率,本研究采用结构简单、容易产生流动分离、能独立支撑的波壁管代替直壁圆管,并重点探讨流体在波壁管内的流动及传热特性。为达到进一步提升传热效率的目的,在管型强化的基础上施加脉动流场。采用脉动流场是因为该流场具有强化流动分离的特点,可以改变流体在管内的运动规律,进而减薄热边界层,最终达到进一步强化传热的目的。虽然脉动流场下波壁管内流体的质量传递特性已有一定研究,但脉动参数对波壁管内流体流动与传热特性方面的影响还未进行系统研究。故本文采用数值模拟的方法,重点研究了雷诺数Re、振动分率P以及斯德劳哈尔数St对波壁管内流体的流场、传热、阻力特性以及综合传热性能的影响。并尝试用波壁管替代管壳式换热器中的直壁圆管,将直壁管换热器与波壁管换热器的传热效果进行了对比分析,重点探究了波壁管半径比i和雷诺数Re对波壁管换热器内流体流动与传热特性的影响。首先,建立了波壁管的几何模型,并对其进行了合适的网格划分和无关性验证,同时选用了合适的湍流模型,并对此进行了正确性验证,设置了合理的边界条件,为后续的数值模拟做好了充足的准备。其次,对脉动流场下波壁管内流体流动与传热特性进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺数Re、振动分率P以及斯德劳哈尔数St对管内流体的流动特性、传热特性、阻力特性以及综合传热性能均产生较大影响。流动特性方面:脉动流场下波壁管内流体的流动状态与定常流场相比有着明显不同,存在稳定与不稳定流动两种状态,且不稳定流动所持续的时间随着P与St的增大而变长。传热特性方面:随着Re的增加,传热强化效果先增加后降低,最佳传热强化出现在中等雷诺数Re下;当振动分率P小于1时,传热强化效果变化不明显,而当P大于1时,随着P的增加,传热强化效果逐渐增强;同时发现St与传热强化效果呈正相关。阻力特性方面:平均摩擦阻力系数随着雷诺数Re的增加逐渐降低,但降低的幅度逐渐减小;平均摩擦阻力系数随着振动分率P的增加逐渐增大;斯德劳哈尔数St对平均摩擦阻力系数的影响较小。综合传热性能方面:脉动流场下波壁管内流体的综合传热性能与St呈正相关,与P呈负相关,而随着Re的增加,综合传热性能先增加后降低,在中等雷诺数Re下,综合传热性能最强。最后,对定常流场下＜1-2＞型波壁管换热器与直壁管换热器内流体的流动与传热特性进行了数值研究,重点分析了雷诺数Re与波壁管半径比i对换热器内流体的流场、壳程平均压降、对流传热系数以及综合传热性能的影响。发现与直壁管换热器相比,波壁管换热器内换热管能够改善换热器内流体的流动状态;在相同雷诺数Re下,波壁管换热器内壳程平均压降低于直壁管换热器,最大可降低11.01%,且随着i的增加,波壁管换热器的平均压降略有增加;与直壁管换热器相比,波壁管换热器的对流传热系数明显增大,管程对流传热系数最大可增加28.34%,壳程对流传热系数最大可增加14.17%;对波壁管换热器内流体的综合传热性能分析可知,波壁管换热器的综合传热性能与Re呈正相关,与i呈负相关;相同条件下,波壁管换热器的综合传热性能优于直壁管换热器。