近年来,随着世界范围内能源紧缺与环境恶化等问题的凸现,汽车尾气温差发电技术作为一种环境友好型能源技术受到了世界各国的极大重视,国内外众多学者对其理论和应用进行了大量的研究。在汽车尾气温差发电系统中,为进一步最大化热电转换效率,需要对汽车尾气废热进行高效收集与有效传递。因此,换热器作为汽车尾气温差发电系统能量传递的主要部件,充分挖掘其废热回收的潜力是提高系统热电转换功率的关键。本文根据汽车尾气温差发电系统的结构,结合换热器的实际工作环境,采用数值模拟的方法建立了换热器和热电器件的流固耦合模型,对换热器传热性能及其内部扰流板结构优化进行了分析讨论,主要研究内容如下:(1)换热器的传热性能分析。以汽车尾气温差发电系统中的换热器和热电器件为研究对象,结合换热器的工作环境,通过与换热器露置于空气中的情况进行对比,分析热电器件吸热作用对换热器热场和压力场的影响,并综合评估热电器件对换热器传热性能的影响。分析结果表明:热电器件的吸热作用对换热器的热场影响较大,考虑热电器件吸热作用对换热器传热性能的影响,可以更准确地反映其实际工作情况。同时,不同工况下同种结构的换热器有着不同的换热性能和尾气背压。通过比较发现,选择以汽车的常用工况为基础优化换热器的内部结构更为合理。(2)换热器内部扰流板结构优化。结合汽车常用工况下换热器的工作环境,建立了换热器内部扰流板结构优化的流固耦合模型,将数值优化方法与克里格近似模型进行有效结合,以换热器扰流板的长度、宽度及旋转角度为设计变量,以尾气背压不超过1500 Pa为约束条件,并以提高换热器表面热电器件热端的换热功率、平均温度以及温度均匀性为目标,开展换热器内部扰流板的结构设计影响因素分析与优化。分析结果表明:与初始设计相比,经过优化设计后的扰流板结构方案,在保持原有尾气背压的前提下,换热器换热功率更大(从4201.3W增加到4908.5W),平均温度更高(从416.7K升高到427.4K),同时温度分布更均匀(均匀性系数从110.7 K~2下降到93.8 K~2),显著提升了换热器的传热性能及废热回收效率。