在工业生产中,换热表面结垢普遍存在,对换热设备的正常运行造成严重影响,不仅会导致能源的大量浪费还会造成经济的巨大损失。污垢问题是传热领域十分关注,但是又未能完全解决的难题之一。对结垢特性、污垢预测、抑垢技术方面的研究已经引起了人们的广泛关注。换热设备中常使用强化传热管元件作为强化传热的方式。由于成垢周期冗长,强化传热管元件的样式复杂多样,相关的污垢预测模型仍比较欠缺。首先,本文以螺纹管为研究对象,对管内的颗粒污垢沉积过程进行数值模拟研究,分析颗粒污垢随时间的增长特性。根据颗粒污垢实验选用的螺纹管和光滑管实际结构参数(管长、内径、外径、螺距p、肋高e和螺纹头数Ns),利用SOLIDWORKS软件建立对应的物理模型,网格文件由ICEM软件生成。要尽可能地提高网格质量,避免低质量的网格对后续模拟计算产生负面影响。其次,研究了螺纹管内颗粒污垢沉积过程,在对污垢颗粒进行全面的受力分析后,提出改进的沉积模型。该模型相对常规沉积模型多了压力梯度力、虚拟质量力、热泳力,便于后续颗粒污垢沉积的场分析。接着结合经验公式建立剥蚀模型,给出污垢热阻值的计算方法。分析数值模拟结果发现,RSM模型比标准k-ε模型,RNGk-ε模型具有更高的计算精度,因此作为本文污垢模拟选用模型。根据验证结果,对不同的换热管分别选择合适的网格数量进行后续模拟计算。再次,利用FLUENT软件模拟不同流速、不同浓度、不同粒径、不同污垢种类等工况下颗粒污垢的沉积过程,分析总结了污垢热阻值随时间的增长特性。建立了螺纹管粗糙换热表面颗粒污垢热阻的预测模型。该模型的建立不仅有利于后续物理场的分析,也为螺纹管内颗粒污垢的后续研究提供了参考。最后,运用Tecplot和CFD-POST软件对计算结果进行处理,研究螺纹管内的速度场和温度场在不同截面上的分布特点。在Tecplot中进行编程,计算出整个流体域内的速度与温度梯度这两个矢量的夹角。对已总结出的污垢热阻值随时间的增长特性,以及污垢微观扫描图中颗粒污垢的分布规律,结合速度场、温度场、协同角的分布特点,从沉积和剥蚀的角度作出定性分析。