脉动流动与换热现象广泛存在于工业中,如:冶金、航空、化工、食品等领域。一般认为,流体脉动流动能够强化换热,但由于脉动流动换热过程的复杂性,尽管人们已经进行了大量的研究,研究的结果并不一致,甚至出现截然相反的结果;而脉动流动与换热又是工程实际中不可避免的问题。本文采用SIMPLE算法首先模拟了圆管内层流脉动流动与换热过程,然后利用标准k ?ε模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正k ?ε模型内的冯·卡门常数建立了适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究了脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。主要得到以下结论:(1)以周期性变化的速度为入口边界条件,对圆管层流脉动流动的研究表明,稳态时各点的速度、温度、压力不随时间变化;脉动流动时,速度、压力、壁面摩擦系数等物理量围绕相同下稳态流动时的数值波动;速度的波动幅度与频率成反比,压力和壁面摩擦系数的波动幅度与速度振幅和频率成正比;通过对截面速度分布分析,表明当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长。Re(2)通过脉动燃烧器稳态运行时尾管气体的实验参数来模拟实验中可测量点的数值,确定出符合实验条件下的冯·卡门常数范围为κ= 0.48 ~ 0.52。(3)以周期性变化的压力为入口边界条件,用冯·卡门常数为0.5时的湍流模型,研究了圆管湍流脉动流动与换热。研究发现:稳态充分发展湍流的速度分布近似于椭圆型分布;脉动瞬时截面上的速度在通道的绝大部分分布较平坦,而在靠近壁面附近出现峰值,在靠近壁面处速度变化比较大;速度与温度分布呈周期性变化,压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。