目前,在人工冻结法冻结壁温度场问题中,如何合理的计算冻结壁的厚度和平均温度,是冻结温度场研究的一个难题,特别是多排管和多圈管冻结,缺乏高精度的,可靠的计算公式。本文针对该课题,通过解析分析和数值计算相结合的方法,研究了多种冻结管布置方式下温度场的冻结锋面和平均温度发展规律,提出了适用于不同布管方式下冻结壁厚度和平均温度的计算方法。首先,基于相似理论,应用ANSYS有限元软件,建立单管,单排管,单圈管,双排管,双圈管,多排管和多圈管冻结温度场相似模型,进行了相似数值计算。模拟了冻结温度场由瞬态到稳态的发展过程,得到了冻结壁温度场随时间发展的规律。其次,将多排管和多圈管冻结温度场按条带分别研究,分析了各影响因素的关系,冻结管之间的相互影响,交圈时间,条带的冻实时间等。得到了特征面上的冻结锋面和平均温度,以及整个冻结区的平均温度的发展规律。最后,在单管冻结和圆管导热问题的基础上,通过对比,得到单排管和单圈管冻结壁厚度和平均温度的计算公式。研究不同排或圈冻结管的相互影响,得到了冻结管对不相邻冻结条带影响可以忽略的条件,从而将单排管和单圈管的结论推广至双排管和双圈管,并拟合得到双排管和双圈管中间条带的平均温度计算公式。进一步研究了多排管和多圈管冻结温度场问题,分析了同一排或圈的冻结管对不相邻冻结条带的影响,通过大量数值计算总结出相邻两排或两圈之间冻结条带平均温度的计算方法,从而将双排管和双圈管的结论推广至多排管和多圈管,最终得到任意排数或圈数冻结温度场的冻结壁厚度和平均温度计算方法。本文的研究成果为实际工程中更可靠、更方便地设计冻结壁提供了依据。该论文有图208幅,表16个,参考文献99篇。