横管降膜蒸发器具备传热效率高、操作温度低、进料水预处理简单等诸多优点,在海水淡化、制冷技术等诸多产业中得到了大规模的应用。对于横管降膜蒸发流动及传热机理的研究获得了国内外学者的广泛关注,研究者通过实验或数值模拟的方法力求探索横管降膜蒸发领域复杂的流场变化及传热规律,同时为横管降膜蒸发器的设计与完善提供指导方向与理论依据。本文建立横管降膜流动与蒸发传热三维数值模型,借助FLUENT软件模拟研究了横管降膜蒸发过程中流体工质水在管外的流动与蒸发传热过程。采用VOF模型精准捕捉液膜表面的动态变化过程,将数值计算结果进行可视化后处理,得到不同参数条件下的管外液膜厚度、液膜速度及管壁局部传热系数的分布情况,依据降膜流动及蒸发传热机理,探讨喷淋密度、蒸发温度及管间距三类参数变化对流动及传热表现的影响规律,同时对上滞止点区域附近液膜的流动及传热变化规律进行着重分析研究。沿横管周向,液膜厚度先逐渐减小后逐渐增大,与力学分析结果相一致,相邻液柱形成的液膜在横管轴向中点截面相互重叠,形成轴向最大液膜厚度的“环状突起”,并在横管底部汇聚形成二次液柱。当喷淋密度增加时,管外各点液膜厚度增大,波峰截面变得更加陡峭高耸。当管间距增大时,液膜厚度减小,但管间距增加引起的液膜厚度差异将逐渐缩小,而后液膜厚度大小趋于一致。在横管顶部与来流液柱交接的颈部区域出现速度滞止,即从来流液柱到横管表面液膜表面速度分布呈现先减小后增大的情况,因此该区域极易产生流体堆积现象。对于液膜扰动剧烈的冲击区和二次液柱生成区,局部传热系数高于其附近区域,液膜速度分布与管外壁面局部传热系数分布变化趋势一致。随着喷淋密度的增加,管外整体换热效果不断提升。流体的蒸发温度升高导致黏度降低,液膜在横管外壁流动铺展速度加快,局部传热系数增大。管间距的增加引起流体到达横管顶部时流动速度的增加,但流动速度增幅逐渐缩小,液膜扰动带来的强化传热作用也将减小。