翅片管换热器具有较高的换热性能,目前已广泛应用于航天、化工、制冷等行业。在换热器的应用过程中,需要在原有换热器的基础上进行优化,增强换热性能,提高能源的利用效率。本文以空冷式平直形翅片管换热器为研究对象,采用Gambit软件建立换热器模型,利用FLUENT软件对换热过程进行数值模拟,分析优化后换热器的换热特性和阻力特性,并研究涡流发生器个数、涡流发生器高度、翅片厚度、翅片管外半径、翅片间距、翅片管横向管间距等因素对换热性能的影响。本文主要研究内容如下:(1)建立翅片管换热器模型,以初始平直形翅片和波纹形翅片为比较对象,研究平直形翅片优化后温度场、压力场与对流换热系数的变化情况,分析通过加装涡流发生器这种结构优化方式的强化换热机理。(2)采用控制变量的方法,改变翅片管换热器入口介质的流速,研究优化前后换热器换热性能的变化。优化后的平直形翅片单位换热量平均压降是优化前的1.09倍,努赛尔数增大了11%-23%,阻力因子增加了5%-12%,优化后翅片管换热器具有更好的综合换热性能。(3)在优化后的平直形翅片基础上,研究换热介质流速,以及涡流发生器个数和高度对换热器的换热量和阻力损失影响。随着换热介质流速的增大,压降增大,换热能力增强;在换热介质流速一定时,随安装涡流发生器个数的增加,对流换热系数与压降均增大,当涡流发生器的个数增加至6个以上时,对流换热系数的增大幅度下降,压降增大;在换热介质流速与涡流发生器个数一定时,随涡流发生器高度的增大,对流换热系数与压降增大,当高度增大至1.2mm时,对流换热系数的增大幅度下降,压降持续增大。(4)研究换热介质流速,以及翅片厚度、翅片管外半径、翅片间距、翅片管横向管间距对优化后翅片管换热器换热性能的影响。结果表明:翅片厚度由0.1mm增大至0.18mm时,对流换热系数小幅增大,压降增大,换热性能改善程度较小;翅片管外半径由3.8mm增大至4.4mm时,对流换热系数与压降均有较大幅度增大;翅片间距由1.6mm增大至1.8mm时,对流换热系数增大,压降减小,当继续增大至1.9mm时,对流换热系数减小,压降减小,流动阻力减小;翅片管的横向管间距由16.8mm增大至32.8mm,对流换热系数与压降减小。即通过选取合适的翅片间距、翅片管外半径、翅片管横向管间距可以进一步提升优化后的平行形翅片管换热器的换热性能。