用于汽轮机冷端冷凝的间接空冷系统中,表面式凝汽器负责冷凝汽轮机乏汽,空冷器负责冷却表面式凝汽器的循环冷却水。在发电行业,空冷器换热单元由椭圆形钢管外缠绕椭圆形翅片或套嵌矩形钢翅片的管束组成,但在石油化工行业,空冷器换热单元需使用轧制型翅片管。轧制翅片管主要分为平直型和波纹型,其中波纹型翅片管可以加强流场扰动提高散热性能,但国内还没有将轧制波纹型翅片管束大规模应用于石油化工行业间冷系统空冷器领域中。本文主要从理论分析、仿真选优、实验分析以及应用等多方面对波纹型翅片管束进行了研究。首先,从理论角度出发,给出了空冷器管束性能设计原理及其评价机制,说明了总传热系数及其空气侧流动阻力是研究的关键并阐述了两者基于实验数据的拟合算法。为了优选波纹型翅片管结构参数以替换平直型翅片,本章给出了基于效率与能耗的综合性能对比指标以及基于成本考虑的综合成本指标。其次,依据优选评价标准,对波纹型翅片单管进行了参数化优选。以综合性能对比指标为目标函数,通过模拟仿真参数化模型到响应面寻优的联合,通过拉丁超立方抽样以及克里金响应面优化进行寻优计算,确定了最佳波纹型翅片管参数,即波纹角度为8度,波纹数量为6个。再对最佳波纹参数的翅片管进行了单管实验验证。其次,从工程应用的角度出发,把优选的波纹参数赋予到传统平直型翅片管束的结构中并设计了虚拟样机,通过仿真计算确定了虚拟样机的可行性。通过对两种管束物理样机的对比实验,并基于综合性能对比指标和综合成本指标,得到波纹翅片管束较平直型翅片管束更优的结论以及迎面风速1.6m/s时综合成本指标最高。再根据实验数据并基于最小二乘法拟合出总传热系数和空气侧流动阻力的算法。此外,基于理论和实验结论,采用目前互联网项目开发的业界主流方式,使用前后端分离的策略,通过前端设计加后端开发以有效的进行系统解耦,开发了一套高效处理项目信息且能精确计算的基于波纹型翅片管束的空冷器设计系统,并应用该系统进行波纹型翅片管束空冷器的设计。综上,本文从热工计算及评价理论开始,以综合性能对比指标为目标函数,通过模拟仿真计算确定了最佳波纹参数,并对其进行了单管性能实验。基于最佳单管设计了管束虚拟样机并对其进行模拟仿真计算分析验证,从而实施了对平直型和波纹型两种管束物理样机的实验与分析,得到了波纹型翅片管束在基于综合性能和综合成本评价标准时优于平直型翅片管束的结论。最后根据理论与算法开发了一套针对波纹翅片管束的空冷器设计系统。为波纹型翅片管束在空冷器领域进行广泛的应用提供了强有力的数据支撑与应用手段。