废气再循环（EGR）冷却器中,板翅式结构由于换热性能好得到了广泛应用。但随着热负荷的上升,此类冷却器存在由于高温敏化引起的气侧翅片碎裂脱落、换热管与气侧翅片虚焊引起的各种失效等问题。而管壳式换热器,由于换热管不采用内置翅片,不会出现上述因翅片引起的一系列问题,同时还具有质量轻、积碳引起的堵塞风险低等优点,具有极大的应用前景。但管壳式换热器在车用EGR上的应用比较少,导致目前此类产品换热能力弱,因此需要对其进行强化,使其达到或接近板翅式EGR冷却器的换热水平。对此,本文以国VI某款13L发动机用板翅式EGR冷却器的几何边界和换热性能为研究基准,在文献综述和场协同原理的基础上,根据EGR冷却器的运行特点,提出了基于小径不连续双斜向内肋管的管壳式结构方案,进行了换热管的开发。首先,以板翅式EGR冷却器为基准,确定了管壳式换热器的结构方案和换热管的理论开发目标值。之后,基于场协同原理,确定了换热管上的特征,即不连续双斜向内肋。接下来,采用数值计算技术,分析了内肋管的强化换热原理。在此基础上对内肋管的结构进行了单因素分析,作为后续多目标优化的响应因子及其水平的确定依据,同时计算了协同角。最后,采用实验设计、数值计算和多目标优化的开发流程,对内肋管的结构进行了优化确定了加工尺寸,提出了可行的结构优化方案,并进行了样件制作和性能实验。本文的主要结论如下:（1）在小径换热管中,斜肋同样可以诱导管内产生多纵向涡流,使得流体的温度场和速度场更加协同,从而实现管内换热强化。（2）单因素分析结果表明,研究范围内,几何参数对管内换热性能的影响程度从大到小依次为肋深H、肋对数N、肋夹角α、肋间距L、肋轴向长度P和肋宽W。其中,努塞尔数和摩擦因子与H、N、α、P、W正相关,与L负相关;综合评价因子PEC与H、N、P正相关,与L、W负相关;对于α,PEC变化曲线中存在转折点,并且拐点对应的肋夹角随雷诺数的增大而减小。此外,努塞尔数和协同角的变化趋势符合场协同原理。（3）相比作为基准的板翅式EGR冷却器,开发的管壳式样件出气温度低了2～4℃,达到了预期开发目标;同时,总质量下降了15%左右。