随着对能源高效利用的需求日益剧增,基于多种强化传热方法组合的复合技术能有效提高换热器的传热效率,因此提出缩放管内液固两相流的复合传热技术,通过探究缩放管内液固两相间相互作用过程,对分析液固两相流换热设备提高的工作效率具有重要意义。本文介绍了缩放管及液固两相流技术发展现状,先通过PIV实验观察缩放管内液固两相流的流场特性,进一步对其运动和传热特性进行数值模拟,得到了相应结论。论文主要包括以下内容:1、简要分析了缩放管及液固两相流的研究现状,通过对液固两相流研究方法的总结与对比分析,表明CFD-DEM耦合方法对缩放管内液固两相流数值模拟具有优势。2、通过PIV技术对立式管中心纵截面的流场特性进行实验研究,并与CFD-DEM耦合模拟结果进行对比,实验与模拟结果相符。结果表明:流体纵截面总平均涡量随流体进口速度和颗粒进口浓度增大而增大,缩放管壁附近流体速度波动主要受缩放管结构影响,中心区域流体速度波动则受到管内颗粒影响。3、采用CFD-DEM耦合方法,模拟研究缩放比γ、肋高e、流体进口速度ν和颗粒进口浓度α对管内颗粒群运动特性影响,结果表明:颗粒群在e=2.0mm和γ=2.0的缩放管内,受力波动幅度最大。当ν≤0.6m/s,α≤3%时,颗粒在缩放管内自下而上的分布呈现由初始均匀逐渐向管壁附近集中的特点;当e≥1.5mm,α≥3%,ν≥0.8m/s,γ≤1.0时,颗粒浓度在管中心区域浓度较高,易出现颗粒团聚现象。颗粒群轴向平均速度先增大然后在定值上下波动,波动幅度较小。在液固两相充分发展段,颗粒群在径向区域的速度分布大致呈倒U形,且相同径向位置的颗粒速度差随缩放比γ和肋高e的增大而增大。4、在缩放管内颗粒群运动行为研究的基础上,分析了缩放比γ、肋高e、流体进口速度ν和颗粒进口浓度α对管内液固两相流的传热特性影响,并通过综合评价指标对其传热性能进行评价,结果表明:缩放比γ和较小的颗粒进口浓度α对传热影响大于阻力,流体进口速度ν,肋高e和较大的颗粒进口浓度α对阻力的影响大于传热。当颗粒进口浓度α=3%,流体进口速度v=0.4m/s,肋高e=1.0mm,缩放比γ=2.0的工况有PECmax=1.246>1,强化传热效果最好。