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二氧化碳工质作为制冷剂被广泛应用于制冷热泵等领域，这得益于二氧化碳优良的物性，无毒、不可燃、温室效应潜能小，在临界温度导热系数和比热容剧增，密度和粘度减小，跨临界循环可得到更高的换热性能，并且其临界温度较低，来源广泛，具有较高经济效益。因此，近年来对管内冷却换热及加热传热的研究与日俱增，但多数研究针对于超临界流体在直管中的换热特性和湍流情况，对螺旋管的研究还处于发展阶段，主要由于内部流体换热情况复杂，在临界温度处物性变化剧烈，导热系数和比热容急剧变大，密度和粘度的急剧变小，湍流状况更为多变，矩形螺旋管中离心力和浮升力相互作用使流体的流动和传热趋势变得复杂。
本文跨临界CO2热泵机组气体冷却器采用套管式换热器，管路采用矩形盘旋式螺旋管，管内为超临界CO2，建立相应模型通过数值模拟研究螺旋管矩形盘旋长宽比对流体换热和流体流动的影响；研究流体进口质量流速、壁面热流密度、进口温度、压力，对流体换热和流动的影响，以及带来压力降的变化；研究螺旋管内流体所受浮升力的变化因素，以及浮升力对速度，比热容，温度等影响。
通过数值模拟方法研究了螺旋管矩形盘旋管长宽比对换热和流动的影响，长宽比为3∶1时流体换热系数相对其它长宽比的螺旋管提高了1.2%~5.3%，不过当螺旋管长度较短时影响能力较弱。改变相关操作参数，对螺旋管内流体进行数值模拟，得出当流体进口质量流速越大时，流体准临界点换热系数越大，进口温度越高时，进口处传热系数越小，冷却至临界温度及以下时不同进口温度流体的传热系数基本一致，当流体压力越接近临界压力，传热系数越大，换热性越好，当热流密度增加时，在管中流体温度变化范围更大，流体出口温度越低。对螺旋管内换热管云图进行了分析，直观反映浮升力对流体换热流动特点，得到浮升力对速度、比热容、温度的影响规律，即螺旋管内的流体速度，温度由管内侧向外层层递增，比热容与之相反由管内侧向外层层递减。将浮升力分为重力和离心力两部分研究，流体入口处重力部分的浮升力起主导作用，当温度下降准临界点温度时，离心力是产生浮升力的主要因素，修正后得出换热关联式。
本文跨临界CO2热泵机组气体冷却器采用套管式换热器，管路采用矩形盘旋式螺旋管，管内为超临界CO2，建立相应模型通过数值模拟研究螺旋管矩形盘旋长宽比对流体换热和流体流动的影响；研究流体进口质量流速、壁面热流密度、进口温度、压力，对流体换热和流动的影响，以及带来压力降的变化；研究螺旋管内流体所受浮升力的变化因素，以及浮升力对速度，比热容，温度等影响。
通过数值模拟方法研究了螺旋管矩形盘旋管长宽比对换热和流动的影响，长宽比为3∶1时流体换热系数相对其它长宽比的螺旋管提高了1.2%~5.3%，不过当螺旋管长度较短时影响能力较弱。改变相关操作参数，对螺旋管内流体进行数值模拟，得出当流体进口质量流速越大时，流体准临界点换热系数越大，进口温度越高时，进口处传热系数越小，冷却至临界温度及以下时不同进口温度流体的传热系数基本一致，当流体压力越接近临界压力，传热系数越大，换热性越好，当热流密度增加时，在管中流体温度变化范围更大，流体出口温度越低。对螺旋管内换热管云图进行了分析，直观反映浮升力对流体换热流动特点，得到浮升力对速度、比热容、温度的影响规律，即螺旋管内的流体速度，温度由管内侧向外层层递增，比热容与之相反由管内侧向外层层递减。将浮升力分为重力和离心力两部分研究，流体入口处重力部分的浮升力起主导作用，当温度下降准临界点温度时，离心力是产生浮升力的主要因素，修正后得出换热关联式。