远洋船舶在多海域航行,需要找出一种适应船用空调系统的换热器来适应不同航行海域的外界气象条件,使得船舶能够在极冷和极热环境中正常工作。换热器外部几何构造、内部介质流动以及传热换热过程都极其复杂,采用数值模拟研究换热器内部流动过程已成为首要的技术措施之一。本文以管壳式换热器为研究对象,通过数值模拟,得到了整个换热器的速度、温度和压力的流场分布,并对模拟结果进行分析比较。本文使用AutoCAD平台,创建了单弓形折流板、旋梯式折流板管壳式换热器的三维物理模型,通过Gambit软件对建立的三维模型进行网格划分。利用Fluent流体分析软件对划分好的换热器模型进行数值求解,探究单弓形折流板布置、旋梯式折流板尺寸对流动的影响。对比单弓形和旋梯式这两种不同形式折流板对流动的影响,并对旋梯式折流板换热器进行进一步的改进。本文模拟研究的要点是:针对制冷和制热的情况,首先对A段分别为100mm、150mm、200mm、250mm、300mm,板间距分别为200mm、143mm、111mm的单弓形折流板换热器的壳程流体流动进行模拟分析;其次对a段长度分别为86mm、64.5mm和51.6mm的旋梯式螺旋折流板换热器的壳程流体流动进行模拟分析,并与折流板间距相同的单弓形折流板换热器进行对比分析,探讨不同折流板形式对流动的影响。最后,对整体流动效果较好的旋梯式螺旋折流板换热器进行进一步的改进,模拟之后,探讨优化后的折流板对流动的影响。研究结果表明:在全海域船舶航行情况下提出的旋梯式螺旋折流板换热器,使得换热器壳程流体流动更接近于S字型的螺旋流,降低了局部阻力损失,增大了换热器的有效换热面积,使换热得以强化。而且旋梯式螺旋折流板换热器在改善螺旋折流板漏流问题的同时,进出口压降仅为弓形折流板换热器的32%左右,综合性能更优。而进一步优化后的旋梯式双螺旋结构,换热器综合性能又得到了进一步的提高。