凝汽器是船舶余热回收系统中的关键设备之一，凝汽器的工作性能可直接影响汽轮机的工作效率，甚至整个余热回收系统的稳定性。本文根据船舶主机余热回收系统要求和给定设计参数，设计了一台N-163型凝汽器，并建立了该凝汽器的热力性能二维数值模型，进而结合FLUENT软件平台仿真结果和场协同理论进行结构优化研究。　　首先，根据船舶主机余热回收系统要求和给定设计参数，依据美国HEI《表面式凝汽器》等行业规范标准展开 N-163凝汽器的工程设计。工程设计内容包含了热力计算、振动计算以及零部件结构的设计与选型三个部分。分别给出了热力计算的步骤、支撑隔板的跨距计算方法、管束避振校方法以及水室、管束、壳体、减压减温装置、支座和热井等结构的设计方法，依此绘制一套CAD工程图纸，得到N-163凝汽器初始结构。　　然后，在分析凝汽器结构的以及流动的复杂性后，进行适当合理简化和假设，引入多孔介质模型的控制方程和辅助关系式，将凝汽器中的管束模拟成多孔介质，而将管束对蒸汽流动的阻碍效应和冷凝效应用分布阻力和分布质量汇的方式加以处理，从而建立了凝汽器二维数值模型，并结合Al-Sanea实验凝汽器结构参数与数值仿真结果，考核了二维数值模型的合理性。　　其次，结合N-163凝汽器结构参数，进行物理建模与网格划分，建立了适用于N-163凝汽器数值模拟程序。通过设定多孔介质区域、编写用户自定义程序 UDF程序，在FLUENT中导入与激活并计算，最终得到初始设计结构的壳侧漩涡、空气聚集点等分布情况。再对初始设计结构进行优化与仿真，并对优化前后的热力性能进行对比。对比结果表明：优化结构在流场的更加合理、死区数减小，压降损失减小，凝结率提升，空气浓度降低，结构优化效果良好。　　最后，基于场协同理论的基本思想，针对速度场、温度场、压力场三场之间的协同理论进行推导并指出了场协同性的评价指标和方法，然后根据TECPLOT自带函数语言进行二次定义，得到各场协同角的分布情况。结果表明：优化结构的速度场、温度场以及压力场的协同性更好，并且反映了优化措施的效果，同时验证了数值仿真结果的正确性。