面对世界上淡水资源的缺失和匮乏,特别是对于许多沿海地区的城市,而其可利用的海水可以大大改善淡水不足的现状,海水淡化工程技术对于工业及船舶等已经越来越广泛且成熟的运用。其中,竖管升膜蒸发作为海水淡化技术的一种,这项海水淡化技术有传热效率高,流量控制性好且适应能力范围较广,特别对于在蒸发温度不高的条件下能够稳定的生产淡水。因此在船舶远行,海洋平台等一些复杂的环境有着广泛的运用。而管内流体的流动和蒸发特性对于改善海水淡化装置,提高总的传热效率有十分关键的作用。而在竖管升膜蒸发的过程中,其气液相互混合和转化以及蒸发换热是其重点关注的对象,海水通过竖管底部入口进入,在外界条件的加热下换热,流体在竖直管内流动,其流动形态因其气液比及气液流动的速度不同而形成不同的流动形态,而这些流动形态对于换热的影响也需要重点和反复研究。本文从竖管内流体的流动形态入手,考察探究在不同气液分离比和表观速度下其流动形态的差异,以及形成该差异的条件和分界面,重点分析比较常见的几种流态,及泡状流,弹状流,搅混流和环状流,并且通过数值模拟的手段得到其具体的相图和速度分布云图等;根据模拟的结果与实验的现象以及文献的流型转变图进行对比,以验证模拟结果的准确性。在考虑流动形态后再加入蒸发模型,运用CLSVOF界面追踪的方法观察竖管内流体与壁面的换热情况,分析了在不同流态下对于换热的影响,在不同的加热温度以及管径条件下,其流体和管壁的换热规律也不同;管径越小,蒸发温度越高,其流体和换热也越充分;同时,在不同流态中,环状流对于竖管蒸发换热的影响是尤为重要的,在竖管升膜蒸发过程中,其主要的换热区域和较高的换热系数均发生在环状流的流动过程中。