本文针对电厂直接空冷系统中所采用的三种翅片管换热器进行数值模拟,得到了不同迎面风速下的流场及温度场分布,分析其空气侧的流动及换热特性,并进行了横向的比较研究。同时,还对空冷凝汽器单元进行了数值模拟研究,分析不同环境温度、环境风速等参数对其换热及流动的影响。对于各种形式的翅片管换热器,随着迎面风速的增加,空气侧对流换热系数及流动阻力均有所增加。针对蛇形单排管翅片换热器,采用i/s评价准则,研究了翅片间距对其空气侧流动及换热的影响,结果表明:当翅片间距为2.1mm时,翅片整体性能最优。对翅片表面带有扰流孔的矩形双排管翅片换热器进行数值模拟后发现,随着迎面风速的增大,相对于前排翅片,后排翅片表面边缘温度的下降更为明显,即意味着翅片效率得到了更大程度的提高;扰流孔的存在对边界层的破坏、流动的扰动作用明显,起到了强化换热的作用,但是对于椭圆管尾部的回流区,影响不大。研究了三排管翅片换热器在不同迎面风速下的传热与阻力性能变化,并横向比较了不同形式管束的流动阻力性能,得出了三排管管束的传热系数与流动阻力相对较小的结论,该结论与文献[3]中所述基本吻合。由于建立与实际完全一致的单排管与双排管模型存在较大难度,因此,结果不能完全精确地反映其换热与阻力性能,还需要进行更进一步的研究,从现有结果及其趋势上分析,单排管管束的流动及换热性能优于双排管管束。在现有的研究基础上,合理简化空冷凝汽器单元模型,引入多孔介质概念来代替实际的翅片管束,采用热交换模块模拟空冷单元内部换热,分析不同环境参数对空冷单元流动和换热的影响。结果显示,随着环境风速的增加,空冷单元散热量及风机流量都明显减小;随着环境温度的增加,风机轴功率减小,输送空气能力下降,空冷凝汽器单元散热量减小。本文的研究结果对翅片管的设计及优化、空冷岛与电厂的整体模拟都具有重要意义,为翅片管换热器在工程实际中的应用提供了理论基础,为空冷凝汽器的设计和运行提供参考。