浮式液化天然气储卸装置(FLNG)是一种新型海上天然气生产模式的关键环节,并已成为海洋工程研究热点。其上部模块中的天然气预处理工艺决定着液化天然气的最终质量,且对保证下游液化工艺的安全性起到至关重要的作用。填料塔作为预处理工艺中的核心装备,广泛应用于气体吸收领域。塔内部的填料为气液两相接触提供固体壁面条件,从而有利于完成传质及化学反应过程。当填料塔应用于FLNG上时,气液两相流动状态会受到外界倾斜和运动的干扰,进而影响天然气的吸收过程。因此,研究填料塔在非竖直状态下的气液两相流动具有十分重要意义。本文关注微观尺度上填料表面的流动,以工业中最常用的孔板规整填料Mellapak250X为研究对象,建立了能够研究了二维“Z”模型和三维倾斜平板上的降膜流动问题的CFD数值模型和算法。在此基础上,进行了有关数值网格和时间步长的敏感性分析、以及基于三维平板模型的算法准确性验证。在研究中,使用计算流体力学中的VOF模型捕捉了气液两相流动状态及界面变化,重点关注了与气液两相流动状态相关、且能够反映填料性能的重要指标(持液量、平均液膜厚度和气液两相有效接触面积)的概念定义和分析方法。在此基础上,文中首先对上述两种模型在竖直状态下的气液两相流动进行了CFD数值模拟,并且随后开展了有关倾斜状态工况(船体运动的极限角度)的研究。在研究过程中,分别探究了气速、液速、接触角、表面张力、粘度和倾角对于填料内部降膜流动的影响。研究结果表明,液速是填料表面流动的决定性因素,不同雷诺数下气液两相呈现出不同的流态。气速对两相流动状态的影响相对较小,只有在高气速时气相才会影响到液相的流态,因此在实际工程中液速是需要重点关注的操作参数;接触角和表面张力会显著地改变液相在填料表面上的润湿面积,从而影响到气液两相的接触面积。此外,增大黏度可以提高液相的持液量。因此在实际工程中可以将接触角、表面张力和黏度特性作为填料材质和净化液体选择的重要参考依据;不同类型的倾斜状态会引起液相流态的不同形式的改变,给出了有无气速条件下倾角对填料内部持液量、液膜厚度和有效面积的影响,可以用以指导倾斜和运动状态下填料结构型式的设计。