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为如期实现碳中和,面对我国能源利用率不足35%,板式换热器作为一种最常见的高效节能设备,在节能减排方面,有重要的研究价值。板式换热器的尺寸优化多在人字板的基础上,偏向于沟道的尺寸设计;板式换热器的拓扑优化还缺乏完整工况的整体设计。因此,进行了板式换热器的尺寸优化和拓扑优化。主要工作和成果如下:（1）首先对板式换热器进行尺寸优化。针对板式换热器的结构特点进行简化建模,采用遗传算法对其进行多目标优化,并对优化结果进行单因素、响应面和灵敏度分析,结果表明:Nu,f随着各结构参数的增大而增加;PEC随着各结构参数增大而降低;Fc随着焊孔半径R增大而增加,在椭圆半径L作用下会出现峰值,焊孔间距P对其没有影响;各结构参数对目标函数的灵敏度顺序为:焊孔半径R、椭圆半径L、焊孔间距P。对不同目标函数下的最优结果进行对比分析,得出换热板最优结构参数为:R=5.81 mm,L=5.02 mm,′=32.00 mm。尺寸优化结构相比于现有凹凸板换热器,冷却水进口速度大于0.25 m/s后,冷却水进出口温差提高了8.27%以内,努塞尔数Nu最高提高了20.43%,综合换热性能提高2.3%～19.59%。（2）采用MMA算法进行板式换热器的拓扑优化,对各参数进行最优考核,对最优结构的流道、热力性能和水力性能进行分析。结果显示:当过滤半径大于网格的边界尺寸时,不能起到过滤作用,当过滤半径低于网格边界尺寸的0.1倍时,有较好的过滤效果,能有效消除灰度和锯齿;高雷诺数下,拓扑结构的性能优势更加显著,随雷诺数的增加,拓扑结构中支干流道数目增多,且灰度逐渐降低;设计域内的固体区域、高温区域、流体流速分布均匀;最后选择过滤半径为0.0001m;投影系数选择8;网格划分为120×120,即网格边界长度为0.005 m。将二维拓扑结构进行三维拉升,进行数值模拟,模拟结果与人字板换热器实验对比,冷却水流速超过0.3 m/s后,温差提高了24.29%～30.6%,随着冷却水流速的增加,努塞尔数Nu增加,传热效果加强,水流速度在（0.3 m/s,0.6 m/s）时,综合传热性能提高了12.73%～33.43%。（3）对尺寸优化结构和拓扑优化结构进行数值模拟,搭建实验平台,对凹凸板换热器和人字板换热器进行实验探究,将实验结果与模拟结果进行比较,结果显示:在速度大于0.25 m/s后,凹凸板换热器实验值和其模拟值温差最大绝对误差为3.12℃,相对误差小于19.37%,两模拟值之间对比,冷却水进出口温差最大提高了8.27%。努赛尔数Nu模拟值与实验值最大绝对误差为97.45,相对误差低于13.15%,两模拟值比较,努塞尔数Nu最高提高了20.43%。综合换热性能原凹凸板换热器实验值与模拟值绝对误差最大为1.22,相对误差小于22.42%。尺寸优化结构综合换热性能提高2.3%～19.59%;拓扑结构综合换热性能提高了12.73%～33.43%;在相同冷却水流速下,板式换热器拓扑优化比尺寸优化对于换热性能的提高更加显著。