再生水源热泵技术具有良好的应用前景,但因为再生水水质十分复杂,极易在换热器表面形成微生物污垢,严重影响其性能,进一步导致系统的整体性能下降。微纳刻痕抑垢方法是一种新型物理抑垢方法,通过改变换热表面几何结构来达到抑垢效果。目前学者大多从实验上探究刻痕的尺寸、形状等因素对抑垢效果的影响,但实验手段的局限限制了对抑垢机理的研究。现有微纳刻痕抑垢的模拟研究较少,且刻痕尺寸、形状较为单一,流场变化与微生物附着可能性之间的关系不明确。因此,本文利用Fluent数值计算方法,通过模拟不同尺寸和形状微纳刻痕表面的剪切力场分布,与实验结果对比,探究微纳刻痕抑制微生物细胞附着的机理和各因素对微生物细胞附着的影响,进而为微纳刻痕抑垢方案的选择提供参考。本文首先讨论模拟尺度,从最接近实验的烧杯尺度模型到刻痕尺度、挂片尺度的简化模型,逐步确定了最佳几何模型:挂片尺度模型。其次进行了挂片尺度三种几何模型的模拟,探索了刻痕凹凸、刻痕尺寸、刻痕形状以及流速对壁面剪切力的影响,对比讨论了不同几何模型的特点和适用范围。最后进行了模拟结果的验证。将模拟结果与已有实验结果相对比,探究微纳刻痕抑垢的抑制机理。并利用模拟结果选择微纳刻痕抑垢的实验方案,进而用实验验证方案选择的合理性。结果表明,刻痕的凹凸仅对初始刻痕的壁面剪切力产生影响,对于后续影响不大。刻痕尺寸越小,壁面剪切力越大,尺寸在1-5μm时,壁面剪切力大这一优势明显,污垢增长较慢;刻痕尺寸在10-100μm之间时,壁面剪切力随尺寸变化的幅度显著减小,污垢生长的难易随刻痕尺寸的变化不明显。条形刻痕表面的壁面剪切力大于同尺寸方形刻痕表面的壁面剪切力,当刻痕尺寸在1-5μm之间时,条形刻痕的壁面剪切力较明显地大于方形刻痕,其污垢质量也略小于方形刻痕的污垢质量,其他较大尺寸无明显差异。流速增加,刻痕表面的平均壁面剪切力呈线性增加。刻痕尺寸较小时,抑垢效果较好。微纳刻痕抑垢是通过改变壁面剪切力来抑制微生物污垢的生长的。壁面剪切力的增加使得污垢更加致密,使得细菌不易附着,尤其是在细菌附着的初始阶段,进而抑制了微生物污垢的生长。壁面剪切力也是一个很好的表征细菌附着难易以及微纳刻痕抑垢效果参数。