车用热交换器如中冷器、散热器、油冷器等在各类车辆上应用广泛,运用CFD技术对其进行准确地模拟能有效降低所需实验工作、生产成本,并提高研发效率。同时,模拟结果还能对热交换器的结构优化提供指导,具有十分重要的工程意义及经济价值。本文运用多孔介质结合多尺度的方法在CFD软件Fluent上对中冷器、油冷器的整体阻力及换热性能进行了研究。将仿真数据与试验数据作对比,发现仿真结果误差较小,能够很好地预测热交换器整体性能。此外,还通过非线性规划的方法对油冷器的翅片结构进行指定条件的优化。中冷器仿真方面,首先,为提高仿真精度,拟合了相对湿度80%、绝对压力280 k Pa,相对湿度0%、绝对压力101 k Pa两种试验条件下空气物性参数关于温度的方程。利用空气变物性参数模型,对90组局部精细结构模型的仿真数据进行研究,得到了反映中冷器整体压降及换热特性的方程。其次,使用Fluent对中冷器进行仿真并与试验数据对比,发现压降相对误差为1%～12%,换热量误差为4.8%～6.5%。最后,对空气常物性及变物性模型下中冷器的仿真结果进行分析,发现变物性模型的压降与常物性模型几乎一致,而换热量精度却比常物性模型高5%～8%。油冷器仿真方面,先对油冷器局部周期性精细结构进行256组不同条件的仿真,记录相应工况下的单位长度压降(ΔP_h)及翅片表面平均热流密度(HF),然后分别建立ΔP_h、HF关于冷热侧进口温度、速度的关联式。最后通过修改多孔介质双能量方程模型对油冷器的压降及换热性能进行仿真并与试验数据进行对比,发现压降的相对误差在不同工况下介于7.3%～9.9%之间,换热量相对误差为2.4%～9.6%。翅片结构优化方面,主要对一个锯齿错排型翅片的波距(L_d)、波高(L_h)、切开宽度(L_w)进行结构优化。先用控制变量法产生13组不同L_d、L_h、L_w的翅片,并在不同入口边界条件下对这13组翅片进行仿真,并记录相应的单位长度压降(ΔP)及翅片表面换热系数(h),然后使用回归方法分别建立ΔP及h关于L_d、L_h、L_w的关联式。最后分析L_d、L_h、L_w及入口速度对ΔP及h的影响规律,并应用非线性规划对翅片结构进行优化。结果显示:经过优化的翅片比原翅片的ΔP降低4.59%,h提高1.39%,综合性能提高6.26%。