随着清洁能源利用技术的发展,超临界CO2布雷顿循环(Supercritical C02 Brayton Cycle)在太阳能热发电领域中日益受到重视。超临界C02对流换热特性研究已成为本领域的研究热点。本文采用数值计算的方法,开展了超临界CO2在水平圆管、竖直圆管和竖直螺旋管等多种管型,在加热、冷却等多种工况下的对流换热特性研究。主要开展的工作及结论如下:(1)研究了超临界CO2在水平圆管内的对流换热特性。分析了热流、质量流速、压力、管径等因素对换热过程的影响,并比较了加热工况与冷却工况的换热差异。结果表明,浮升力效应对换热的影响显著,水平圆管同一截面上下壁面处流体的换热差异较大。在加热条件下,上壁面处的流体换热容易发生恶化。提高质量流速和系统压力可以改善该恶化现象;冷却条件下的换热效果优于加热条件,在拟临界温度附近换热系数出现峰值,换热得到强化。(2)研究了超临界C02在竖直螺旋管内对流换热特性。在竖直螺旋管内,超临界C02受到离心力与浮升力的双重作用影响,流场及温度场存在明显的非均匀分布特性。浮升力较强时呈倾斜分布,离心力较强时呈上下分布。浮升力因子Gr/Re2.7可以较准确地判断竖直螺旋管内浮升力对换热的影响。(3)研究了竖直螺旋管对超临界CO2对流换热的强化效果。与竖直圆管相比,螺旋管能有效地强化超临界C02对流换热,其周向平均换热系数平均提高了 7.2%。在高热流、高压力及低质量流速工况下,螺旋管换热强化效果更加突出,但换热系数峰值均有所下降。