常规的管板设计方法是根据弹性壳体理论,用等效无孔实心板来代替多孔管板,采用比较简单的公式、曲线、图表进行设计计算,但是这些计算无法准确考虑管板温度差引起的热应力。目前常用有限元方法,通过施加温度载荷和对流载荷计算得到管板的温度场,进而求出管板的温差应力,但计算结果的准确性一直是许多研究者关注的问题。本文采用有限元方法,以U型管式换热器管板为例,分别按给定管板表面温度(施加温度载荷)、给定流体温度和传热膜系数(施加对流载荷)、包含温度场在内的流固耦合(流固耦合分析)三种分析模型计算得到管板的温度场,进而对比分析了不同模型对管板温度场和热应力场计算结果的影响,为管板的热应力场计算方法的选择提供了参考。为了研究管板的结构尺寸、流场特性等因素对管板热应力的影响,本文采用流固耦合分析模型,分析研究了这些参数对管板温度场和热应力场的影响。结果表明,随着厚度的增大,温度梯度在管板的中间部分区域有所减小,即温度变化越来越平缓,管板的总应力呈减小的趋势。进出口位置的改变,会影响管板上的温度分布,从而影响管板的热应力。改变流场会引起管板附近流体流场的变化,流量(流速)的增加使得管板的温度梯度有所增加,热应力也随之增大。流体属性的改变会引起管板温度分布发生变化,致使热应力的分布也随之变化,因此在设计的过程中应给予充分考虑。这部分的研究结果,为换热器管板的优化设计提供了依据。