随着我国经济的发展，能源问题已经涉及到社会的各个领域，探索和开发一种新的可替代能源已迫在眉睫。核能作为一种新兴的能源，在经济收益、可持续发展、环境保护等方面，均表现出很大优势。三叶孔板换热器是压水堆核岛中主要的换热设备，其工作性能将会直接影响整个核动力装置的安全及性能。本文对三叶孔板换热器在以下几个方面开展了研究工作：（1）依据有关三叶孔板换热器实验研究，对实验模型简化后建立相同尺寸的数值模型，将数值模拟结果与实验值进行比较得出：在研究的工况范围内，数值模拟结果与实验值吻合良好，能满足工程需要，说明本文采用的模拟方法合理、得到的数据可靠，所得结论为三叶孔板换热器的优化设计提供了参考。（2）对三叶孔板换热器整体模型的壳程进行流动及传热研究：从周期段的定义出发，分别以速度、压力梯度及无因次温度为研究对象在不同Re下界定壳程的周期段。在研究范围中发现：周期段的区间为375-1275mm，即从第二块支撑板开始到最后一块支撑结束；在相同流量下，壳程流体在支撑板处的流体速度明显高于其他截面速度。几何段压力降随着壳程Re的增大而随之增大。（3）从多因素分析的角度，采用正交试验设计的方法基于周期全截面模型对三叶孔板换热器壳程进行优化。分别采用极差分析法和方差分析法进行研究；对于综合性能系数/p，因素之间存在交互作用。（4）应用SPSS软件，运用最小二乘法原理对三叶孔支撑板换热器周期全截面模型进行多元线性回归分析，拟合出了传热系数和压降的关联式并对其进行了检验。（5）基于单目标和多目标遗传算法，对三叶孔板换热器进行了传热性能优化设计。选取火积耗散数和总成本作为目标函数，进行编程运算。结果表明：通过优化设计，三叶孔板换热器的有效度增加，泵功减小，热容流量比减小；在相同有效度情况下，多目标函数优化后的泵功比单目标函数减小了近13.7%，说明多目标函数优化比单目标优化的结果更有优越性；多目标函数优化更具有灵活性，其得到的Pareto解可供多角度选择。