随着科学技术的不断进步，新工艺、新材料的不断发展和日益加剧的能源危机，小型化、轻型化、紧凑、高效的多股流板翅式换热器应运而生并得到了迅猛地发展，目前已广泛应用于诸多领域。本文以提升多股流板翅式换热器综合性能为目的，从通道排列的优化、传热计算及通道结构的优化三个方面致力于多股流板翅式换热器的优化设计。首先，采用蒙特卡罗方法生成通道排列，以累积热负荷均方差最小为优化目标对通道排列进行优化设计，并用数值建模法对该优化原理的合理性进行验证，探讨其在变工况条件下的适用性。其次，根据综合法的思想，将参与换热的流体，按放热、吸热分别综合，使之成为相当的两股流换热器，根据两股流板翅式换热器传热计算公式推得多股流板翅式换热器传热计算公式，并用数值建模法检验其准确度，获得影响综合法准确度的关键因素。继而，根据前人关于锯齿形通道的实验结果生成翅片数据库，采用无量纲法获得最优结构的目标函数，根据目标函数最小化设计出通道排列最优、体积较小、压降较小、综合性能最优的多股流换热器。最后，将多股流板翅式换热器应用于飞机环控系统中，设计防冻液-燃油-冲压空气换热器，并用数值建模法进行校核，给出换热器结构示意图及温度分布云图。设计结果表明，本文所给的多股流板翅式换热器优化设计方法行而有效。