抛物型槽式太阳能集热管在正常运行时外壁被不均匀的太阳热流加热,由此产生的热应变可能导致集热管失效。扰流柱列是一种常用的强化换热结构,但将其应用在太阳能集热管的研究较少。为减少集热管的失效,本研究在太阳能集热管下内壁面引入扰流柱列以期达到强化换热、均匀化温度场的效果。本课题主要研究方法是数值模拟。首先介绍了模拟计算的前处理,包括研究对象选取、网格划分和网格无关性分析。接着验证了数值模拟的计算设置,主要包括模拟集热管管内导热油流动的标准k-ε湍流模型和集热管外壁面的复合热边界条件。在前处理工作和验证工作的基础之上,研究了雷诺数、柱单元截面形状、柱单元高径比、柱列排数对集热管流动性能、换热性能、强化换热性能和周向截面温差的影响。研究结果表明:(1)标准k-ε湍流模型和复合热边界条件可以分别模拟集热管的流动和换热;雷诺数、柱单元长短轴比、柱单元高径比对集热管的流动性能、换热性能强化换热性能和周向截面温差的影响较大,柱列排数造成的影响较小。(2)在当前研究范围内,通过本文研究找到一种综合性能最好的柱列结构:截面形状为长短轴比为1.56的椭圆、柱单元高径比为2、柱列排数为5排、周向上5个柱单元均匀分布在周向角度为-135°到-45°之间。当雷诺数范围为1.40?10~5~7.67?10~5时,与光滑集热管相比,内置该柱列结构集热管的吸收管周向截面温差降低8.60%~17.57%、内壁面努赛尔数增加4.15%~41.26%、压降增加41.27%~92.73%,内置该柱列结构集热管的强化换热因子取值范围为0.92~1.14。