换热器是余热发电、制冷及热泵系统的关键设备。换热单元管中含有U型回弯等弯曲部件时,在局部曲率约束下管内存在沿程渐衰的二次流效应,导致使用现有直管、连续弯管模型预测其换热能力时会出现明显偏差。管内沸腾换热的准确预测和设计在很大程度上取决于对气泡行为的认识。过冷沸腾流动过程复杂,涉及气泡的产生、生长,离开和聚集,弯管中的流动沸腾还受到弯道二次流效应影响,因此有必要深入探究弯道对两相传热特性的影响。本文以水为研究工质,通过数值模拟客观地预测充分发展沸腾起始点的发生,预测误差控制在5%以内。一旦达到网格独立性,边界空泡份额的拐点就与充分发展沸腾起始点相吻合。壁温因壁面润滑力模型的不同而有很大差异。由其他相间力模型引起的壁温差可以忽略。因此,根据壁温确定充分发展沸腾起始点可能是不恰当的。探究相间力对沸腾影响研究中,升力对平均空泡份额的轴向分布影响在0.05以内,但对空泡份额的径向分布和充分发展沸腾起始点的确定有显著影响。湍湍流耗散力对平均空泡份额的轴向分布可产生最大0.2的误差。这些力对充分发展沸腾起始点的确定都有显而易见的影响;建议使用相间力模型的最可行组合,即湍流耗散力的Burns-et-al模型,壁面润滑力的Tomiyama模型和升力的Moraga模型,以确定流动中充分发展沸腾的起始点。采用数值模拟的手段有效预测了偏离核态沸腾发生的临界热流密度,偏差可达16%以内。偏离核态沸腾的相间力模型与核态沸腾有明显差异。当管内发生偏离核态沸腾时,上升流中壁温飞升明显,下降流壁温无明显变化。下降流的临界热流密度在热流密度、质量流速,压力的共同作用产生了不同的效果。回转型弯道对含气率分布有很大影响。曲率较小的弯管对充分发展沸腾起始点影响较小。管道平均空泡份额呈现了弯道的二次流效应及充分发展沸腾起始点对截面平均空泡份额的增加的综合作用下的结果。与直管等效加热长度的弯管内,由于流向的改变且受到弯道下游的二次流影响,壁温飞升的现象被削弱。当弯道处于恶化位置附近时,加剧了恶化现象,且弯管内临界热流密度低于直管。