在“双碳”目标的大背景下,高效换热器的设计开发对节能减排、降低成本具有重要意义。管壳式换热器作为工业生产过程中重要的换热设备,在能源、化工、冶金、食品等领域被广泛应用。双管换热器因具有耐高温高压、结构简单、易于清洗等优点而被广泛应用,然而其环侧传热系数相比管内较小时,强化环侧传热就变得更为重要。相比其他被动式强化传热技术,双管换热器环侧螺旋片强化技术不仅增大了换热面积,而且能从根本上改变流体流动状态、增强流体扰动、提升换热能力。但常见的单一直螺旋片强化传热存在一些不足:大螺距螺旋片使得环侧矩形螺旋通道中心二次流减弱,而减小螺距使得螺旋片背风区出现换热不良现象,且阻力明显增加。为此,本文提出新型半间断/间断螺旋片,将其设置于双管换热器中,旨在改善双管换热器环侧流动特征,在强化换热的同时,进一步减低其运行过程中的阻力,从而提升其综合换热性能,实现节能目标。本文主要开展了以下研究工作:首先,建立了半间断/间断螺旋片双管换热器的数理模型。建立了物理模型并进行了网格划分和独立性考核,确定了控制方程、湍流模型和求解算法,并对数理模型和计算方法进行了验证,确定了所建立的数理模型的准确性和有效性。其次,对半间断双管换热器环侧流体流动与传热性能进行数值模拟,分析了其强化传热和降阻机制,并考察了扭转角（10°/20°/30°）和单位螺距螺旋片量（4/6/8）对其换热性能的影响。一方面,半间断螺旋片扭转缝隙发生小股高速泄流,不断冲刷肋片壁面,不仅增加了螺旋片附近流体湍流度,及时带走肋片热量,实现强化换热;而且减弱了流体螺旋流动的离心力作用,延伸螺旋流动螺距,使环侧流场分布更为均匀,减少螺旋片背风区流动和换热死区,降低了流动阻力;半间断螺旋片可以明显改善环侧速度场和压力场之间的协同性,压力梯度做功能力增强,从而降低流动阻力。另一方面,从传热系数、阻力因子、综合强化性能三个性能指标对比分析半间断螺旋片扭转角、单位螺距螺旋片数量的影响。结果表明,相比传统连续直螺旋片,小扭转角θ=10°半间断螺旋片强化换热最为明显,环侧换热Nu数平均增加了10.7%～15.4%;随着扭转角的增加,强化换热效果减弱,但流体分布更加均匀,有利于降低流动阻力,环侧阻力平均降低8.2%～55.3%;螺旋片数量的增加,可以明显改善流动阻力,但强化换热效果增加并不显著;在本文研究范围内,半间断螺旋片环侧PEC=1.11～1.3,综合换热性能得到提升,且扭转角和单位螺旋片数越大,环侧综合性能越佳。最后,对间断型螺旋片强化双管换热器流动特性与传热性能展开数值模拟研究,分析其强化传热机制,以及间断螺旋片在不同螺旋升角（30°/40°/50°/55°）、布置形式（顺排、叉排、螺旋排）下,对双管换热器性能强化的影响。研究结果表明:相比采用顺排、叉排布置形式,螺旋排布间断螺旋片的环侧流体所受径向离心力作用减弱,速度分布更加均匀,流动与传热死区减少,而且随着螺旋升角增加,该现象越为明显;与光管相比,顺排、叉排、螺旋排三种不同布置形式环侧Nu数分别增加了28%～80.83%、31.11%～81.73%、33.64%～86.3%;螺旋排布增强换热效果最优,流动阻力增加130%～400%;小螺旋升角间断螺旋片更有利于强化传热,但导致流动阻力明显增加;螺旋布置形式下环侧综合强化性能随螺旋升角增加而下降,而顺排和叉排布置形式则相反,小扭转角螺旋片更适合采用螺旋排布形式,而顺排和叉排应多采用大螺旋升角间断螺旋片,其综合性能提升效果最为显著。此外,结合传热理论分析得出,相比光滑圆管,间断螺旋片双管换热器传热过程的不可逆损失减小;且螺旋排布、小螺旋升角间断螺旋片带来的耗散最高,对应最优传热过程,与等泵功条件下综合强化换热性能分析结论相吻合。