传统的单弓形折流板换热器因为其制造简单、造价低廉而应用广泛。但是其壳程压力损失较大、折流板后存在较大的流动死区、容易结垢。为了提高传统管壳式换热器的传热效率，降低其能耗、节约能源和保护环境，对传统管壳式换热器的折流板进行结构优化具有重要的现实意义。对传统的折流板换热器进行了三种不同的结构优化，并与传统的弓形折流板换热器进行比较。用两套方案对三种折流板开孔形状进行数值模拟研究，第一套方案采用相同的折流板开孔的水力直径，第二套方案开孔面积相等。研究发现第一套方案中，三角形开孔效果最好，圆形开孔效果最差。而在第二套方案中，壳程进口流速较高时，三角形和正方形开孔效果相近，比圆形开孔效果好；进口流速较低时，正方形开孔效果比三角形开孔效果好，圆形开孔效果最差。提出一种新型折流板换热器——球面弓形折流板换热器。数值模拟了具有不同曲率半径的球面弓形折流板换热器的壳侧流动和传热情况。研究发现曲率半径越小换热器壳程传热与流阻综合性能指标/p越大，0.75D球面弓形折流板换热器/p可比普通弓形折流板换热器提高8.5%。六分花格板换热器是一种新型支撑结构的换热器。数值模拟了六分花格板换热器壳侧的流动和传热情况，同时也对传统的弓形折流板换热器进行了数值模拟研究，研究发现新型六分花格板换热器性能要明显优于弓形折流板换热器。研究结果对管壳式换热器支撑结构的结构优化提供了理论上的依据，对实际工程应用也有一定的参考意义。