为了降低工业生产中的能耗，高效利用能源，可通过提高工业设备的换热性能和减少流动阻力实现。如何在流动阻力增加较少的情况下，尽可能传递更多的热量，成为了研究的热点。而相关的研究需要建立在对湍流流场内复杂的流动结构的认知基础之上。湍流拟序结构在近壁面的流动和传热中起着重要的作用。
　　本文采用大涡数值模拟方法研究了带有阵列式微型方柱涡流发生器和单个微型方柱涡流发生器的槽道内的流动和传热特性，讨论了将它们分别布置在粘性底层、过渡区和对数律区时对湍流边界层内流动和换热特性的影响，得出了具有指导价值的布置形式。阵列式微型方柱涡流发生器的顶面高度和单个微型方柱涡流发生器与底面的间隙，是影响原始流场结构的主要因素。本文得出了以下结论：
　　(1)阵列式微型方柱涡流发生器所产生的“尾流阻挡墙”包括方柱尾流(回流区)和新形成的涡结构(尤其是流向涡)，类似于带状，在一定程度上限制了流向速度条纹和流向涡沿展向的运动，使得槽道湍流稳定性更好。
　　(2)当单个微型方柱涡流发生器与槽道底面的间隙很小时，微型方柱涡流发生器阻挡了上游流动，但由于方柱尺寸微小，其影响距离很短。随着间隙的增大，方柱对近壁区流动结构的影响逐渐减小。
　　(3)两种布置形式下，微型方柱涡流发生器的尾流和新形成的涡结构，能够对粘性底层中的速度分布进行调制，从而稳定近壁湍流流动和降低底面剪切力。而粘性底层以上区域的流动混合受到微型方柱涡流发生器的扰动而增强，大部分速度梯度和温度梯度是增加的，对应的流体混合和传热是增强的。由此可以解释微型方柱涡流发生器对于减阻和改善综合传热性能的作用。
　　(4)两种布置形式下的所有工况，与没有布置微型方柱涡流发生器的槽道相比，槽道底面的剪切力及相应的摩擦系数降低，最小的底面摩擦系数降低了8.67%。在过渡区和对数律区布置微型方柱涡流发生器的槽道的综合性能系数均大于1，在粘性底层布置微型方柱涡流发生器的槽道的综合性能系数均小于1。将微型方柱涡流发生器布置在过渡区可以实现最大的综合性能系数，此时强化换热和流动减阻的综合效果达到了最佳。