本文介绍了一个数学模型在管内由松动缠绕带插入引起的旋流流动模拟中的应用。数值研究了两种不同扭比(Y/w=2.5和5.0)的扭带的间隙比(即带边与管壁之间的间隙与管径之比)(CR=C/D=0.0(紧配合)、0.1、0.2和0.3)对传热强化、摩擦因子和热性能因子的影响。为了了解在雷诺数为3000~10000的湍流区内,在恒定壁温条件下装有松散扭带的管内热流动和流体流动的物理行为,进行了数值模拟。用SIMPLE技术求解了与能量方程相同的Navier-Stokes方程,分别采用标准K-湍流模型、重整化群(RNG)K-湍流模型、标准K-湍流模型和剪切应力输运(SST)K-湍流模型求解了Navier-Stokes方程。数值计算结果表明,基于SST K-ww湍流模型的传热(Nu)和摩擦因子(f)的预测与Manglik和Bergles的结果更符合[R.M.Manglik,A.E.Bergles,等温管中扭带插入物的传热和压降关联,第二部分:过渡和湍流流动,ASME,Journal of heat transfer,115(1993)890-896.]比其他湍流模型。给出了用速度、路径、压力、温度和湍流动力学能量(TKE)等值线绘制的松装扭带管内的平均流型,并与紧装扭带管内的平均流型进行了比较。与普通管相比,Y/w=2.5,CR=0.0(紧配合)、0.1、0.2和0.3的扭带插入件的换热率分别提高73.6%、46.6%、17.5%和20%,摩擦因数分别提高330%、262%、189%和160%。当CR为0.1、0.2和0.3时,松装扭带管内衬的传热强化效果比CR为0.0时(紧装扭带管内衬)分别低15.6%、33.3%和31.6%左右;当CR为0.1、0.2和0.3时,松装扭带管内衬的传热强化效果比紧装扭带管内衬的传热强化效果低15.6%、33.3%和31.6%。热传递的增强预期涉及在带和管壁之间形成旋流。此外,还对相同泵浦功率下,松装扭带和紧装扭带管的热性能因子进行了数值模拟,以作比较。