三叶孔板换热器是核电行业中主要的换热设备,主要采用三叶孔整圆形支撑板代替传统折流板作为壳程支撑结构,实现壳程流体总体上呈纵向流动的一种新型换热器。由于结构上的改进,使之与传统的弓形折流板换热器相比具有传热效率高、压降低、不易结垢等优点。本文针对三叶孔板换热器的传热性能数值计算和结构优化设计进行研究,主要研究内容包括以下几个方面：1)综合分析纵流壳程换热器的各个常用的计算模型的优缺点,选取“单元流道”模型,运用计算流体力学软件Fluent对三叶孔板换热器壳程传热和压降性能进行了数值计算,并分析了板间距、孔高等几何结构参数对壳程性能的影响。2)运用因次分析法,归纳总结三叶孔板换热器壳程传热和压降性能计算的准则关系式,并基于“周期性全截面”模型的数值计算结果对其进行修正。3)对具有相似结构的大圆孔板和小圆孔板换热器壳程传热性能进行数值模拟,通过与三叶孔板换热器性能的对比分析,归纳总结出孔板换热器壳程传热与阻力性能的通用设计计算准则关系式。4)基于遗传算法,以壳程努赛尔数和压降为目标函数,编制Matlab程序,对三叶孔板换热器壳程结构进行优化设计,为三叶孔板换热器的高效设计、应用提供方法指导。