箱式换热器是一种布置简约且换热性能较好的换热装置,目前广泛应用于内河以及沿海的中小型船舶中,而现代远洋船舶多采用中央冷却系统,尤其在极地船舶领域,利用箱式换热器在中央冷却系统的海水系统中充分内循环的方案也逐渐得到各船级社的关注。本文以14,500t极地运输船中央冷却系统的海水冷却系统为基础,引入箱式换热器作为海水冷却系统海水箱的内循环换热装置,根据最新发布的冰区加强符号PC6级规范与舷外换热器设计标准等对极地船海水系统进行防冰堵结构设计与改进,从设计原理上避免或减少极地船海水冷却系统吸入带有大量冰晶的海水造成冰堵的风险。利用Comsol软件平台对设计的XLQ2-22S型箱式换热器进行整体建模与换热性能的仿真模拟,以验证设计是否满足极地船海水冷却系统防冰堵的要求,数值模拟结果表明:箱式换热器满足海水冷却系统长期稳定运行要求。针对设计的XLQ2-22S型箱式换热器换热性能进一步提升,提高极地航行经济性可靠性以及压载水舱上方船员舱室的环境温度等等需求,本文利用CFD/Fluent软件对箱式换热器的圆形换热管进行螺旋波纹管强化设计与仿真模拟,重点研究箱式换热器内螺旋波纹管的流动换热特性。从PEC效能分析、摩擦压降f、努塞尔数Nu、场协同角β、场协同角γ、传热熵产比以及火积耗散比等方面,利用螺旋凹槽湍流强化换热的特点,模拟分析箱式换热器螺旋波纹管在三种不同的结构参数下:波纹深度h,波纹宽度w,螺纹间距p,对极地工况下海水箱中换热性能的影响进行研究,通过线性回归出的换热经验公式并利用Matlab计算出最优结构参数,计算结果表明:h=2mm,w=4mm,p=8mm为换热管最优强化换热结构参数,平均综合换热性能相较于水平直管提高163%。螺旋波纹强化管箱式换热器在海水冷却系统中的应用对极地船舶中央冷却系统的设计补充具有指导意义,也为船舶领域的螺旋波纹强化管箱式换热器的研究提供理论基础。