换热器作为能源、动力产业热量传递过程中的核心部件之一,其流动换热性能的好坏直接影响到相关系统的工作性能及工作寿命。而气侧的换热性能对换热器总体的换热性能影响较大,所以本文基于无接触热阻换热器,提出了一种气侧渐扩型无接触热阻换热元件,并通过数值计算和实验测试研究了其流动和传热性能。本文对气侧渐扩型无接触热阻换热元件的三个基本传热过程进行理论分析,根据传统的传热学模型,得到适用于气侧渐扩型换热元件水侧对流换热过程、肋片导热过程、气侧对流换热过程的分析方法。对气侧渐扩型换热元件的换热模型进行合理简化,并利用Proe三维建模软件建立了计算模型;利用Gambit前处理软件对简化后的计算模型进行了结构性网格划分;利用流固耦合换热模型以及k-ε两方程湍流模型对气侧渐扩型换热元件流动及传热过程进行数值计算。针对数值计算结果,分析了不同等效Re下空气侧对流换热与流动阻力性能,得到了肋片导热过程的温度分布状态,并对水侧对流换热性能进行分析并与标准的实验关联式结果对比进行验证,建立了气侧Nu数关于Re数的计算关联式。最后对不同渐扩角下的气侧渐扩型换热元件的流动和传热特性进行了分析,得到其气侧Nu随Re数的增大而增大,同时由于入口的局部阻力以及流动过程中边界层分离现象整体的流动阻力也随Re的增大而增大。所以相对于气侧等截面换热元件,气侧渐扩型换热元件的换热性能有所提高,提高比例在2.4%~4%之间,随Re的增大而增大,但与此同时流动阻力大大增加,其综合性能有所下降。搭建了用于测量气侧渐扩型换热元件流动及传热性能的小型风洞实验台,并利用线切割工艺加工了两个实验样件,一个是气侧渐扩型实验件,另一个是作为对照组的气侧等截面实验件。通过恒功率加热,利用风扇改变空气流速,测量实验件的流动性能及换热性能,根据实验测得的大量数据,得到了气侧渐扩型换热元件的气侧对流换热性能以及空气流动过程中的压差阻力性能,并最终基于实验数据分析了数值计算误差的来源。