北极航道是联系东亚、欧洲及北美最经济便捷的航道，因此船舶在极地环境下的航行引起了各国研究者的广泛关注和研究。换热器是船舶海水系统中的关键设备，换热器的稳定运行是保障船舶安全的关键因素。本文利用CFD技术对极地船壳管式换热器在极地环境下的内部三维流场进行了数值模拟，对换热器壳程结构参数进行了优化，并对不同初始条件下海水-冰晶两相流在换热管内(管程)的流动与换热特性进了分析。　　基于颗粒动力学理论建立了适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型，通过相间作用力对离散相和连续相进行耦合，使用相间传热传质模型模拟两相之间的质量和热量传递，使用各相k??湍流模型以充分考虑相间相互作用对两相流湍流特性的影响。使用k??湍流模型作为壳程淡水单相流的数学模型。为了避免因换热管壁面恒壁温或恒热流边界条件带来的计算误差，基于Scheme语言编写FLUENT脚本程序实现换热器壳程和管程的分区求解、换热管壁面耦合，使换热管壁面温度及热流密度成为计算结果的一部分。将数值计算结果同经验公式计算结果及实验数据进行对比，从而验证了数值计算的准确性。　　通过对不同折流板数目下换热器壳程速度场、压力场、温度场的分析，采用j-f因子换热器性能评价方法对换热器进行优化。当折流板数目为6时，换热器具有较好的换热效率。　　对海水-冰晶两相流在换热管内的流动与换热特性进行了研究。研究了不同换热管进口海水流速、含冰率(IPF，冰晶体积分数)、壳程流体温度对换热管内冰晶颗粒的分布、冰晶的相变、海水-冰晶两相流的换热及压降的影响。结果表明，海水流速和冰晶颗粒的增加都有利于防止冰晶颗粒在换热管上部的聚集，当海水流速大于2m/s时，冰晶颗粒的分布随海水流速的变化不大；冰晶的相变速率、管程换热系数、管程压降都随着海水流速及含冰率的增加而增大，当海水流速大于3m/s时，海水流速对冰晶相变速率的影响不大；壳程流体温度对冰晶的分布特性影响较小，管程换热系数及冰晶相变速率随着壳程流体温度升高而增加，管程压降随着壳程流体温度升高而降低，但降低的程度较小，壳侧流体温度不是影响管程压降的关键因素。