课题背景 本课题是研究层流条件下梯形三角形组合波纹套管换热器数值模拟，波纹套管换热器是管式换热器的一种，管壳式换热器是目前应用最广的换热设备，约占全部换热器的70%左右，因此如何强化管式换热器的换热，设计和制造各类高性能换热管一直是十分重要的课题[1]。

Patnakar[2]等人提出了复杂的换热表面是最为常用的有效强化手段之一，在工业领域中，许多流动通道的截面形状沿流动方向呈周期性变化，以此来强化传热。

波纹换热管就是在上述理论的基础上产生的。

套管的结构特点 传统的套管式换热器通常由标准构件组合而成，设计安装时不需要专门加工，通过增减直管的长度可方便的调整传热面积，适用于高温高压流体，特别是小流量流体的传热。

因此，套管式换热器在动力、石油、化工及制冷等工业的生产过程中广泛应用[3]。

但由于同心套管结构的传热系数较小，单位传热面积金属耗量多，造成套管式换热器换热效率不够高，占地面积庞大[4]。

套管换热器是进行强化换热管性能实验研究的主要实验装置,许多强化换热管的强化换热性能都是利用套管换热器来进行的[5]。

波纹管强化传热原理 波纹型换热管的换热机理是波纹管换热器采用波纹管替代光管，将波纹管与管壳式结构两者的优点相结合，使换热器具有良好的传热效果。

波纹管是一种双面强化的传热管型，内壁与外壁都被轧成波纹状，内壁能改变流体边界层的流动状态，外壁能增大传热表面积，从而达到双面传热的目的，采用呈周期性变化的复杂结构，利用管壁波峰波谷处流速，压力的变化产生双向扰动[6]。

使通道内流体受空间周期性的扰动，不断改变变动方向，有效的破坏热边界层，使边界层内流体不断与中心区流体交换，增加近壁处流体层的温度梯度，是使换热层得以强化的行之有效的措施，但同时也会增加流动阻力[7,8]。