本文以某电厂直接空冷机组的单个典型空冷凝汽器单元为研究对象,对空气流动换热进行数值模拟研究,并针对流场紊乱、翅片管束间流速分布不均的问题通过在空冷轴流风机出口处加装导流板的方式进行优化,以提高管束间气流分布的均匀性及换热效果。首先对轴流风机单独运行时的流场进行数值模拟,采用MRF多参考系模型处理旋转区域和静止区域的动静耦合问题,将模拟结果与风机厂家提供的数据进行对比,并绘制出风机的静压-流量性能曲线,与厂家提供的性能曲线进行对比,误差均在可接受范围内,验证了风机模型以及采用MRF模型处理风机转动问题的可靠性。而后对空冷单元“A”型框架和轴流风机的整体耦合模型进行数值模拟,采用多孔介质模型简化翅片管束,并分别对比了五种湍流模型和四种进出口条件的模拟结果,确定了RNG k-ε模型作为最终的湍流模型,最终的进出口条件采用半球形入口和质量流量入口、压力出口边界条件的组合。将模拟得到的管束出口速度分布与电厂提供的测试数据进行对比,分布趋势基本一致,由此验证了本文所用数值模拟方法的可靠性及模拟结果的准确性。其次,对整体的模拟结果进行全面分析。对比了整体模拟和风机单独模拟时风机全压值的差异,发现“A”型框架的存在使风机出口产生了回流,从而导致风机全压减小。对风机出口的空气流动特性进行了分析,得到风机出口截面气流轴向速度、圆周速度、径向速度及总速度沿半径方向的分布规律。后对空冷单元框架内的流场进行分析,证实气流是旋转上升的,由于风机出口流通面积的突变在单元内部四个角落产生漩涡,形成流动死角;而由于风机出口速度中心低四周高,使得单元内部中心区域形成较大范围的回流,阻碍了气流的上升流动;内部流场的紊乱直接导致了翅片管束间流速分布不均匀,也使得温度分布和换热不均匀,削弱了换热效果。通过对比风机全速运行和半速运行的结果发现,半速运行时风量小,单元内部漩涡和回流现象减弱,从而使得管束出口底部低速区缩小。最后,在风机出口处加装导流板以优化流场,提高管束间气流均匀性,增强换热效果。首先对加装不同数量导流板的模型进行模拟,对比了各模型管束出口的速度和温度分布均匀性及换热量,确定了最佳导流板数量为8块;对管束入口气流入射角和气流经过管束压降的分析发现,气流入射角与换热量并非正相关。而后在8块导流板的基础上依次对导流板的弧弦比、安装角度和宽度进行优化,对比其管束出口速度分布均匀性及换热量,确定了最佳弧弦比为1.02,最佳安装角度为60°,最佳宽度为2.1m。最后对比了最佳方案和原模型的模拟结果,优化效果显著。