印刷电路板式换热器（Printed circuit heat exchanger，PCHE）因其紧凑、耐高温高压和效率高而成为回热器的最佳选择之一。本文针对PCHE换热芯体细通道结构和入口导流结构，进行流动换热特性研究和优化。重点分析了通道内翅片结构及其布置参数对流动换热的影响，探究了导流结构对流量分配和压降损失的影响，开展的工作及结论如下。 　　（1）建立了带有圆柱翅片的单元通道数值计算模型，以综合换热因子（J）为优化目标，采用数值模拟和伴随优化相结合的方法分别对冷热通道三维翅片进行三维形状优化，得到了在高度方向上中心截面面积小于两端截面面积，且具有不同流线型截面形状的新型三维翅片。该三维翅片一方面通过减小流体冲击面积，进而显著地减小了由高速度梯度导致的局部阻力损失；另一方面由于其具有流线型的截面形状，在流动方向上更有利于抑制分离流的产生进而减小阻力损失。通过与传统的圆柱形和NACA0020翼型翅片对比，在相同压降条件下，三维翅片冷通道传热能力分别提高了24.3%和29.3%，热通道传热能力提高了21.2%和17.3%。同时针对新型三维翅片通道在变工况条件下进行研究，仍表现良好的流动换热特性。 　　（2）建立了以新型三维翅片为基础的周期性单元通道数值计算模型，采用共轭梯度法对翅片横向间距和纵向间距进行优化。在横向上，减小翅片间距（初始值3.50/3.00 mm，最优值1.01 mm）增加了流体速度，进而增强流体与换热壁面的热量交换，达到强化传热的效果，但同时由于流速加快造成阻力损失使水力性能变差；在纵向上，由于翅片尾部涡流处于发展初期，边界层较薄，导致通道的换热性能随间距增大而增大（初始值6.00/4.00 mm，最优值6.16 mm），当边界层变厚，其换热性能随间距增大而减小。优化后的单元通道在变工况条件下仍然具有较好的流动换热性能。