管内过冷流动沸腾中流动和沸腾换热特性十分复杂。目前关于过冷流动沸腾的研究主要集中于对宏观特性的分析,例如换热系数和截面含汽率等。仅分析宏观特性无法准确得到流动换热机理,因此需要结合汽泡行为对过冷流动沸腾中的微观现象进行研究。另一方面,在实际的工程应用中,可能会遇到处于倾斜条件下的过冷流动沸腾。倾斜条件下,流动换热特性会发生较大变化。因此还需要开展倾斜条件下管内过冷流动沸腾的研究。本文采用VOF模型对倾斜条件下的过冷流动沸腾现象进行了数值研究。建立了圆管和子通道内过冷流动沸腾的数值模型,分别从截面含汽率、物理场分布以及汽泡行为等方面对流动换热特性进行了分析。数值模拟结果与实验数据吻合较好,证明了数值模型的准确性。过冷流动沸腾中,汽泡行为是影响流动换热机理的重要原因。当汽泡在壁面处生成时,局部换热系数升高,壁面温度降低。随着轴向高度的逐渐增大,汽泡行为越来越复杂。较高位置的流域内主要存在以下汽泡行为:滑移、脱离、卷吸、聚合以及破裂。在上述汽泡行为的影响下,管内流体的流速增加,换热增强。倾斜管道中,汽泡行为会在浮力径向分量的影响下发生变化。一方面,汽泡从壁面处的脱离时间发生改变;另一方面,汽泡会在管内发生横向运动。由于汽泡行为的变化,管内的流动换热特性较竖直管内的存在较大差异。倾斜条件下,横向移动加速了汽泡冷凝,从而导致截面含汽率减小。当管道的倾斜角度较大时,较高位置处的壁面会被汽泡覆盖,壁面处的传热恶化,壁面温度发生阶跃式升高。由于受到几何结构的影响,子通道内的汽液相分布与圆管内的存在较大差异。子通道中,竖直和倾斜条件下的汽泡均只存在于加热面附近,主流和连通区没有汽泡存在。相比于竖直子通道,倾斜子通道内的汽泡会沿加热面发生横向滑移。竖直条件下,子通道横截面处的二次涡随着汽泡产生而出现;而倾斜条件下,单相流区域中便有二次涡的存在,随着汽泡的产生二次涡的位置发生变化。