水平管降膜蒸发器是一种低传热温差、高传热系数、低运行温度的高效换热设备,在海水淡化、制冷及能源动力等领域已经得到了广泛应用。气体横掠水平管束降膜流动时,两相流动和液膜铺展形态及过程的分析研究对于优化蒸发器性能具有重要的参考价值。目前关于接触角对降膜铺展及管外气体横掠水平管的降膜流动两相动力学特性的研究文献较少。本文对水平管降膜蒸发器的湿润特性及液膜铺展和扰流作用下的两相流动过程进行了理论和数值模拟研究。首先,研究分析了水平管表面不同润湿性时的降膜铺展过程。随接触角的增大,水平管底的液膜宽度逐渐缩小,且液膜边缘的膜厚值逐渐增大;随接触角的增大,“分离点”的位置逐渐向管顶移动,当接触角增大到40°时,形成“通道流”,液膜宽度不断减小,最终液膜破裂趋于稳定;随着接触角的增大,管顶处液膜的轴向铺展长度逐渐缩短,当接触角大于30°时液膜开始发生破裂,水平管表面开始呈现疏水性。其次,分析了不同变量条件下接触角变化对液膜分布的影响。最大薄膜厚度与接触角大小成正比,而最大薄膜宽度与接触角成反比;最大液膜厚度随喷淋高度增加略有减小,最大液膜宽度随喷淋高度的增加而明显增大;流量的增加会导致薄膜宽度的增加,不同流量变化趋势相似,而对薄膜厚度的影响较小;最大薄膜宽度随管径的增大而增大,且管径的增加会导致薄膜的断裂。最后,分析了横向气体扰流对管间流体偏移特性的影响。建立了管间流体偏移距离的理论量化公式;液柱偏移距离随横向气流速度的增大而增大,且液柱偏移幅度随下落距离的增大而增大;喷淋密度与液柱偏移距离成反比,喷淋高度与液柱偏移距离成正比;在低横向风速时,管径和工质对液柱偏移距离的影响比较小;在高横向风速时,管径小的液柱偏移距离较大,工质为乙醇时液柱的偏移程度要明显大于水;横向气流的极限风速随水流量的增大而逐渐增大。