泡沫金属由于其具有低密度、高强度以及极大的单位体积比表面积等优点,得到很广泛的应用,是一种多功能多用途的新型材料。泡沫金属材料在强化换热领域内的应用只是众多领域的一个分支。泡沫金属部分填充的板式换热器由泡沫金属强化的平板制成,其通道有两种几何结构:单侧不对称填充和两侧对称填充。本文应用解析方法研究两种填充结构的平板通道内流动特性以及强制对流换热特性。在文中,泡沫金属填充区采用了Brinkman-extended Darcy动量模型和非平衡两方程能量模型作为动量和能量方程,结合无泡沫金属填充区的动量和能量方程,得出描述平板通道内流动和换热的微分方程组,加上相应的边界条件,就构成了泡沫金属部分填充的平板通道内充分发展的强制对流换热问题的完整数学描述。对微分方程组联合边界条件求解,解出两种泡沫金属填充的平板通道内流体速度的解析解和流体温度、泡沫金属温度的解析解,利用解析解预测两种平板通道的速度分布和温度分布。本文着重分析了泡沫金属的关键参数(如泡沫金属的孔密度、孔隙率、泡沫金属导热系数、泡沫金属填充区高度等)对平板通道内流动和换热性能的影响。与全部填充泡沫金属的平板通道(换热被高孔密度、低孔隙率的泡沫金属强化)不同的是,泡沫金属的孔隙率、孔密度对部分填充的平板通道换热性能的影响不是单向的,泡沫金属填充区高度不同时,可能产生正面或负面的影响,其物理机理在于这些参数共同决定着一个隐含的参数——泡沫金属填充区流体流量占总体流量的流量百分比,这个参数影响被强化换热流体的百分比。泡沫金属的特征参数影响强化换热程度和被强化换热流体的比率,总体换热能力取决于这两方面的共同作用,这使得泡沫金属部分填充平板通道内的换热性能的优化分析计算更加复杂。最后,应用两种平板通道的计算结果分析由两种平板通道组成的板式换热器的换热性能及对其进行优化计算。