张 庆，马尚尚，王红艳，曹红霞

宿州学院化学化工学院，安徽宿州,234000

高效紧凑的缠绕管换热器在空分、化工、炼油及LNG液化等领域展现出优良的综合性能，引起广泛的重视。缠绕管流动换热的实验及数值模拟研究成为热点[1-4]。Schmidt[5]基于介质分别为水和油的实验，根据光滑缠绕管内流体流动状态为层流、过渡流及湍流，给出了缠绕管流动传热及摩擦因子关联式；Ito[6]基于光滑缠绕管管内充分湍流下的数据，给出了缠绕管流动摩擦因子关联式。近年来，研究者开始对异形缠绕管进行数值模拟研究，Zachár[7]进行了带螺旋状波纹壁面的缠绕管的传热强化数值模拟研究，给出了管内传热关联式；马飞[8]提出了螺旋缠绕椭圆管和三叶管，并数值模拟了不同结构参数对异型缠绕管管内与管外流动及传热特性的影响；田杨[9]提出了水滴型截面的缠绕管结构，并数值模拟了其与圆管管外流动和传热性能差异；王斯民[10]提出了沿缠绕管轴线开半圆形凹槽来强化缠绕管管外传热，并数值模拟了槽结构参数对管外传热性能的影响。此外，在直管管外沿周向开凹槽能够强化管内传热[11-12]，而对于缠绕管周向开凹槽的管内强化传热研究很少。

本文提出一种沿缠绕管周向开凹槽的新型缠绕管结构，通过数值模拟，研究周向凹槽对缠绕管管内流动传热的强化作用，并将其与光滑缠绕管进行比较，为带凹槽缠绕管管内换热理论计算提供参考。

1 物理模型与网格划分

给出缠绕管结构参数如表1，建立缠绕管三维物理模型并划分多面体网格如图1所示。……