随着“碳达峰”、“碳中和”成为我国2021年的重点任务之一,这对汽车尾气的排放提出了更高的要求,也加速了重型汽车国Ⅵ排放标准的实施。增压中冷技术作为使重型汽车尾气排放达到国Ⅵ排放标准的主要技术手段,对该技术关键部件的结构优化和性能分析已成为研究热点。中冷器作为增压中冷技术不可或缺的部件之一,提升中冷器的性能是完善该技术的主要途径,本文利用三维数值模拟、耦合优化和试验验证的方法,对重型汽车空-空中冷器的气室和芯体等结构进行分析,探讨对整体性能的影响,并对该重型汽车中冷器结构给出优化建议。对重型汽车中冷器空气侧的流阻和换热特性进行研究时,本文探究了空气进口速度为4m/s、6m/s、8m/s和10m/s时不同大小的百叶窗角度θ、百叶窗间距Lp、百叶窗高度Lh、翅片间距Fp和翅片厚度δf对百叶窗翅片流阻性能和换热性能的影响。另外基于L16（4~5）正交试验,以综合性能评价因子Ejf为评价指标,对重型汽车中冷器百叶窗结构参数进行优化设计。通过极差分析方法得到了百叶窗翅片结构参数对综合性能评价因子Ejf的显著性影响,其显著大小程度为百叶窗间距Lp>翅片间距Fp>百叶窗角度θ>百叶窗高度Lh>翅片厚度δf,得到了综合性能评价因子Ejf最佳的百叶窗翅片结构。即Lp=2.6mm、Fp=2.9mm、θ=24°、Lh=9.5mm及δf=0.13mm,优化后的百叶窗翅片换热系数上升16.33%,流阻下降17.7%。为了提高重型汽车中冷器热侧气流的流动均匀性,进一步提高中冷器的换热性能。本文基于PSO-SVR模型建立了中冷器导流片结构参数导流角α、导流片矩形孔个数n和导流矩形孔宽度L关于气流均匀性系数C和中冷器进出口压降ΔP的代理模型,并利用遗传算法对中冷器进气室内的导流片结构参数进行了优化设计,获得了最优的气流均匀性系数C且中冷器进出口压降ΔP满足要求的导流片参数,即导流片的导流角α为18°,导流片矩形孔宽度L为6mm,导流片矩形孔个数n为3个;基于三维数值仿真对优化后的中冷器进行验证,发现优化后中冷器的各根冷却管气流均匀性系数为0.983,较优化前的原始结构提升了5.25%。其次,优化后中冷器各冷却管内气体温度分布较原始结构有了明显的改善,温度均匀性得到提升。优化后中冷器出口温度降低了8.2℃,中冷器换热性能提升明显,另外优化后带有导流片中冷器的压力损失为9.63k Pa,符合小于12k Pa的设计目标值要求。本文对中冷器进行的性能参数特征化研究,为中冷器的结构优化设计及性能提升提供了有利参考。