在海上浮式气田FLNG中,作为主低温换热器的绕管式换热器不可避免地受到海上复杂工况的影响,造成性能下降,从而影响到气田的整体产液率。研究海上工况下绕管式换热器壳侧性能变化规律,对于FLNG中的绕管式换热器的结构设计具有十分重要的意义。本文首先建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。通过对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析,对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。提出了适用于海上晃荡工况的绕管式换热器壳侧数值模型。通过理论分析海上运动形式,提出海上动态工况下的数值模拟方法,并在壳侧数值模型基础上添加重力修正模型与晃荡附加加速度模型,实现了海上晃荡工况下换热器壳侧液膜流动传热性能的模拟。将模型计算结果与绕管式换热器稳态实验台实验结果进行对比,数值模型在不同干度工况下的流型模拟结果与实验观测一致,传热性能趋势与实验结果吻合良好,传热系数的平均误差仅为18.3%。通过对不同海上晃荡工况下换热器性能进行模拟,结果显示绕管式换热器传热性能与晃荡运动形式、晃荡幅度、晃荡频率有关:艏摇、横摇、横荡都呈现出传热恶化的趋势,高频率、大幅度的工况下尤其严重,最严重处局部传热性能下降47%,而低频率、小幅度的工况下传热几乎不受影响;对垂荡运动,传热系数在周期有部分时间被强化,但总体还是呈现出恶化趋势,在高频率、大幅度的工况下传热恶化严重,小幅度工况下有传热强化的趋势。