换热器作为一种热量传递原件,在生产、生活中有着广泛的应用。提高换热器性能对节约能源、降低能耗具有重要意义。目前,针对提高换热器性能的研究有很多,其中包括基于工程实际的强化换热技术,也包括换热优化理论。在理论研究方面,基于热力学第二定律的换热优化理论,有应用成熟的最小熵产理论,也有新兴的火积耗散理论。脉动流传热技术以其高效的传热效率引起了国内外学者的广泛关注,但是对于火积耗散理论在脉动流传热中的应用研究还较少。本文采用理论分析、实验研究以及数值模拟的方法,基于过增元提出的火积耗散理论,建立脉动流瞬时火积耗散函数。此外,以脉动流火积耗散为目标函数,构建了三角槽道优化流场的控制方程。最后,基于脉动流火积耗散理论,对三角槽道板片脉动流传热效果进行评价,并开展了结构优化研究。本文的主要研究结果如下:(1)本文对比分析了最小熵产理论和火积耗散极值理论的适用范围,得到结论:最小熵产原理较适用于有热功转换的换热过程优化;火积耗散极值理论较适用于无热功转换的换热优化过程。(2)基于导热过程火积耗散函数,从能量方程出发,加入脉动流参数特征,推导出脉动流传热瞬时火积耗散函数,并基于火积耗散极值原理推导出三角槽道优化流场的控制方程。(3)通过脉动流传热与流动实验,探究了脉动参数对换热效果和流阻的影响。结果表明:脉动流强化了换热,同时也增加了流阻。根据实验数据,得到火积耗散随脉动参数的变化规律。振幅变化对火积耗散的影响不大;随着频率的增大,火积耗散先减小后增大;雷诺数越小火积耗散越小。(4)通过数值模拟,得到原三角槽道结构和改进后的两种槽道结构的流动形态、压力分布、温度分布和火积耗散分布。分析对比了三种槽道的流动与传热特性后,结果表明:倾角为90°槽道式板片换热效果较好,流阻较小。分析对比了三种槽道的火积耗散和火积耗散均匀性系数,结果表明:火积耗散与火积耗散均匀性系数存在一定的对应关系,火积耗散越小,火积耗散均匀性系数越大。