管壳式换热器是一种热量传递设备,是能源利用的关键装置,广泛应用于能源、医药、电力和化工等行业,其主要作用是保证工业设备的正常运转。折流板是管壳型换热器的关键部件,而折流板既能够起支撑传热方式管束的功能,还能够分割壳程空间,并引导流体的流动方向,从而促使流体在壳程内按规定途径或反复侧向穿越管束,以提升流体湍流程度,提升壳程内流体换热效率,进而提升传热系数。目前工业上使用的换热器大部分仍然是弓形折流板结构,该结构壳程流场分布不均匀,流动死区导致壳程阻力较大。针对这些不足之处,本文在花格板结构的基础上结合曲面弓形折流板的优点设计了一种球面花格板结构,主要工作和成果如下:（1）建立球面花格板换热器的三维数值模型,并对模型进行划分网格、设置边界条件及流体域的设置;通过FLUENT对模型进行数值模拟,将仿真结果结果与文献实验结果相比较,以验证模型的有效性。对比了花格板换热器和球面花格板换热器的流动性能和传热性能,并对两者的压降特性和传热进行了比较。根据两种换热器壳程不同位置的流场、温度场和压力场分布分析球面花格板换热器的特点。（2）深入研究了球面花格板的关键设计参数,如曲率半径、总开口角度和瓣数,对球面花格板换热器的壳程压降、传热系数和综合性能的影响规律。当球面花格板的曲率半径较小时,其综合性能更优。在相同的流量下,随着开口角度的增加,其综合性能逐渐提高。当球面花格板的瓣数较多时,换热器的换热系数逐渐增大,壳程压降单调减小。（3）根据球面花格板的关键设计参数设计了一个三因素四水平的正交试验,对其不同因素水平共16种模型进行数值模拟,采用极差分析法分别按照传热系数最高,压降最小,综合性能最好的三种不同的性能评价标准。研究发现各因素对传热系数影响的主次顺序为:总开口角度＞瓣数＞曲率半径;对压降影响的主次顺序为:总开口角度＞瓣数＞曲率半径。对综合性能影响的主次顺序为:瓣数＞总开口角度＞曲率半径。