蒸汽发生器U型管内复杂的流动沸腾过程会引发流致振动现象,影响设备的安全稳定运行。通过对管内汽液两相流动进行数值模拟,获得换热器内的流动和传热特性可为分析流致振动现象提供理论支持,有利于减少工程事故的发生。基于此背景,本文开展了基于流固共轭传热的过冷流动沸腾数值研究,主要包括几下几方面的研究内容:首先,基于一维漂移流模型通过引入滑移速度模型开发了对汽液两相流动进行换热分析的数值模型。在给定入口压力、热流密度、质量流速和入口过冷度的实验工况下,预测了管内两相流动的换热状况。本模型计算得到的空泡率、流速等参数分布与实验数据基本一致,从而验证了模型的准确性。壁面温度是合理预测管内过冷流动沸腾的关键参数。本文以漂移流模型为框架,加入了壁面热流分配模型,将壁面传递的热量分为三部分:单相强制对流传递的热量、液体蒸发传递的热量以及表面淬冷传递的热量,通过流固共轭传热的迭代过程来计算非均匀的壁面温度。方法如下:使用Open FOAM中的Laplacian Foam求解器计算管壁的热传导问题,得到壁面传递给流体的热流;同时,利用壁面热流分配模型分别计算三部分热流,反复迭代直到这三部分热流密度的总和与壁面传递的总热流密度达到平衡,最终可以确定出壁温。通过利用计算出的壁温对过冷流动沸腾换热进行数值分析,得到三部分热流密度所占的份额,发现蒸发部分的热流密度沿着流动方向是逐渐增加的,淬冷的热流密度也是逐渐增加的,对流部分的热流密度逐渐减少。结果表明,随着相变的发生,换热方式从单一的对流换热逐渐转为三种换热方式并存,并且对流换热的作用越来越弱。最后,探究了汽化核心密度对过冷流动沸腾换热的影响。除壁面过热度之外,沸腾表面的粗糙度对壁面成核也有着决定性影响。通过将池沸腾实验中采集的温度数据和汽泡图像数据进行处理和分析,统计了不同粗糙度下的汽化核心密度,发现表面粗糙度越大,壁面的汽化核心密度越大,沸腾换热就越强。