换热器在各个领域中伴有不可替代的作用。对于油-空散热器而言,油为不良传热介质。当被冷介质为单相时,散热器的总传热系数远低于空气侧表面传热系数,散热器的传热性能受限于管内表面传热系数,从而需要通过强化管内对流传热来提高散热器总传热系数。内插扰流元件是目前常用的内流强化传热方法。插入式扰流元件形式多样,广泛应用的主要有螺旋扭带、螺旋线圈、各种绕花丝等。为了提高管翅式换热器的性能,论文提出了一种新型绕花丝内插物,对绕花丝内插物的强化换热特性进行了实验和数值研究。实验研究中,保证绕花丝其它参数不变,只改变丝螺旋匝数N,选用N=42,N=84,N=126绕制成绕花丝I、绕花丝II、绕花丝III,来研究不同丝螺旋匝数对管内强化传热的影响。实验研究范围为Re=1450-4750,相对未插绕花丝管子,绕花丝III强化传热倍数最高,绕花丝I强化传热倍数为1.59-4.46倍;绕花丝II强化传热倍数为1.97-6.66倍;绕花丝III对应的强化倍数为2.14-7.71倍,绕花丝III强化传热倍数最高。这表明丝螺旋匝数越多,管内换热系数越高,但是压力损失也会越大。在整个实验研究范围内,绕花丝III的阻力增加倍数也最高,绕花丝I阻力增加倍数2.15-5.29倍,绕花丝II阻力增加倍数为4.7-8.81倍,绕花丝III对应的阻力增加倍数为6.42-12.83倍。因此,对于变量丝螺旋匝数,换热与阻力二者是相互制约的。实验研究范围为Re=1450-4750,强化传热因子JF随Re增大而减小,在低Re下JF因子较大,且同一雷诺数下绕花丝III对应的JF最大,这表明绕花丝III在层流下强化传热效果最好。当Re大于3500时,三种绕花丝对应的JF值均小于1,这表明绕花丝内插物对高雷诺数下的强化传热效果一般。当雷诺数较大时,绕花丝内插物的强化传热效果受丝螺旋匝数的影响较小。论文对管内插入绕花丝I、绕花丝II、绕花丝III后的强化传热特性进行了数值研究,数值研究的范围为Re=700-4600,并对三种绕花丝仿真得到的Nuo、fo和实验结果进行了比较。对比结果表明,实验和仿真求得的Nuo都随着Re数的增大而逐渐增大,绕花丝I实验结果和数值计算结果吻合很好。层流下的误差相比湍流下较小,所有误差集中在5%以内;湍流下的误差较大,最大误差出现在Re数最大处,约为19.5%。实验和仿真求得的fo都随着Re数的增大而逐渐减小,实验结果和仿真结果吻合较好。在Re数较小时,误差较小,随着Re数的增大,误差逐渐增大。层流下的误差相比湍流下较小,所有误差集中在8%以内;湍流下的误差也较大,最大误差出现在Re数最大处,约为19%。对比结果表明,数值计算结果比较可靠,能准确反映出管内插入绕花丝后的流动状况和传热特性。换热管内插入绕花丝后,迫使流过绕花丝多孔体的流体作不规则的横向和纵向运动,使管内流体充分混掺,提前诱发湍流发生,从而使径向温度分布均匀平坦化,使管内换热得到显著的增强。同时绕花丝内插物上的不锈钢丝圆环与管内壁面轴向和周向都呈相互错开的周期性点接触,这些接触点使内壁面变得粗糙,通过粗糙表面起到强化传热作用。绕花丝强化传热相比扭带和螺旋线圈得到了大幅提升,但是阻力也增加了很多。实验和仿真结果都表明绕花丝内插物具有很好的强化传热能力。