随着社会的发展与人们生活水平的提高,人类对能源需求的日益剧增与地球资源的日益枯竭这一矛盾正在不断加剧。开发各类高效换热器合理高效地使用能源,是缓和这一矛盾的主要途径之一。波节管换热器是一种新型的换热器,拥有较好的强化传热性能。本文以波节管换热器为研究对象,运用FLUENT软件从流动特性和传热特性两个方面出发对波节管换热器的管程和壳程进行仿真模拟。本文的主要研究工作包括：第一,采用CFD数值模拟方法,以水为介质对波节管管程进行3D全管长建模仿真。流动特性方面,将波节管管程的速度场、速度矢量图、流线图和压力场与对应型号的光管进行对比分析,研究波节管的强化机理。研究表明,由于波节管流道截面的膨胀与收缩使得其对称截面上的速度云图呈周期性分布且在各个波峰内形成了漩涡状的回流区。波节管管程的压力损失远大于光管,这表明波节管传热性能的提高是以阻力的增大为代价的；传热特性方面,将波节管管程的温度场与光管进行对比,研究了波节管的局部Nu数分布,并将相同工况下两种换热管的平均Nu数进行对比。本文发现,局部Nu数的最小值和最大值分别出现在波峰上游处和收缩段尾部,且在相同工况下波节管的平均Nu数高于光管,但强化性能随着Re数的增加而逐渐减弱。第二,对无折流板壳程KC_BJG32、KC_GG_W和折流板壳程KC_GG_Y进行仿真分析。流动特性方面,将三个壳程的速度场、速度矢量和压力场进行对比分析。结果表明,折流板是影响壳程流动特性最主要的因素,折流板的引入很大程度上改善了壳程的流动状况,但压力损失也急剧增大；传热特性方面,对比了三个壳程的温度场,并以“单位压降下的热流量”为评定标准对三个壳程进行综合性能评定。研究表明,无折流板壳程KC_BJG32和KC_GG_W的温度分布基本相同,前者略好于后者,但都不如折流板壳程KC_GG_Y换热充分。而由于压降的急剧增大,KC_GG_Y的综合性能反而最差,KC BJG32的综合性能最好。第三,以波节管几何结构参数D1、S1、S2、S为变量设计3个系列共15根波节管进行结构优化分析。研究表明,波深D1和波长S是影响波节管强化性能最重要的两个几何参数,引入无量纲波节管几何因子εo=(D1-D2)/S将两者联系起来。仿真结果表明当εo=0.280左右时,波节管的强化性能最好。第四,将仿真结果光管管程压降ΔP、光管平均Nu数、折流板壳程压降ΔP,分别用《换热器设计手册》中推荐的工程经验公式和流体力学中的实验关联式进行计算对比。结果表明三者的最大偏差分别为：13.5%,22.57%,13.81%,且随着流速的增加偏差逐渐减小,进而验证了仿真模型和求解设置的合理性以及仿真结果的可靠性。