降膜流动是一种在重力作用下的受迫运动,存在于我们生产生活的方方面面。由于该流动具有动力消耗小、结构简单以及传热传质系数高等优点,在能源、化工、航天、制冷和电子等许多传统工业领域都有广泛的应用。可以说降膜流动是一项十分具有工程意义的研究。在本文中,主要采用计算流体力学方法对竖直壁面上的液膜流动进行研究,通过FLUENT软件对常温和加热条件下的问题进行二维模拟计算,分析了液膜的流动状态和瞬时液膜厚度的变化,对流向上的壁面剪切力和表面速度的波动进行了分析,以及对定热流密度下的液膜表面温度和传热系数也展开了分析。液膜流态在流动稳定之后也基本稳定,不随时间发生差异明显的变化。在流向上,不同Re数下的液膜流态相似,按照流动状态的不同分为入口区、发展区和稳定区三个区域。平均液膜厚度随Re数的增大而增加,随波动幅度的增加而减小。对于同一波动区域,Re数越大,液膜波动的频率也越大,而三个区域的液膜波动频率表现为入口区>发展区>稳定区。沿着流动方向,壁面剪切力的平均值在逐渐减小,但瞬时值的波动幅度增加。壁面剪切力的波动频率在入口区最大,发展区次之,稳定区最小。表面速度瞬时波动的波形与液膜的十分相似,平均速度和速度波动频率也是在入口区最大,稳定区最小;表面速度与液膜没有明显的相位差。入口区的膜内速度分布近似呈抛物线形,速度最大值均出现在液膜表面;在发展区和稳定区内,在波峰前后,膜内最大速度出现在液膜表面,在波峰位置,膜内最大速度出现在相界面下方。在定热流密度条件下,液膜表面温度在流动方向上整体表现为沿流向逐渐升高,但并非线性增加,而是随液膜的波动而产生波动。在流动的入口区,液膜表面温度波动很小,近似呈直线增长,随着液膜向下流动,进入发展段和稳定段,表面温度的波动增大。并且对每一个完整的波都存在:液膜厚度的波峰值对应于表面温度的最低值,液膜厚度的波谷值对应于表面温度的最高值。除了波动趋势相反之外,瞬时液膜表面温度的其他变化规律与液膜波动的规律一致。在流动方向上,液膜表面温度升高的幅度随Re数的增加而减小,随热流密度的增加而增加。不同雷诺数下的传热系数变化趋势相似,表现为入口处的传热系数最大,然后出现骤降,而后平缓减少。定热流密度时,随着Re数的增加,传热系数逐渐增大。在定物性参数时,热流密度的改变对传热系数的影响微乎其微。