绕管式换热器作为浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）的主低温换热器,提高其换热性能,研究其在海上横摇工况下换热性能的变化,对改善FLNG在海洋环境运行时的综合性能具有重要意义。本文以绕管式换热器内换热管的管外降膜流动和换热过程为研究对象,建立了圆管、蛋形管和椭圆管管外降膜流动过程的流动模型和换热模型,分析了三种管型管外降膜流动液膜厚度δ在管周向和管轴向的分布特性,并分析对比了水平静止工况下和不同参数横摇运动工况下三种管型换热管的周向局部换热系数hθ和周向平均换热系数ha。设计和搭建了管外降膜流动可视化实验装置,研究了管间液体传递过程的影响因素,以及管外降膜流动过程中不同倾斜状态对换热管管束外壁面液体分布情况的影响。研究表明:在流动特性方面,管外降膜流动液膜厚度δ在管轴向的分布特性为“波峰-波谷-波峰”,波谷区的管轴向长度更长,液膜厚度更薄。在管外降膜流动雷诺数Re为300到3000的范围内,相比于圆管,蛋形管和椭圆管的管外平均液膜厚度δa更薄。蛋形管和椭圆管波谷区的膜厚几乎总是小于相同Re工况下等周长圆管管外膜厚的预测值,Re越大,膜厚减小的幅度越大。在换热特性方面,蛋形管和椭圆管的整体换热性能均优于同等工况下的圆管,且蛋形管的整体换热性能优于椭圆管。水平静止工况下,在Re为400至6800的范围内,相比于圆管,蛋形管周向平均换热系数ha的的增强幅度为7.8%至23.5%,椭圆管周向平均换热系数ha的增强幅度为3.2%至12.3%,随Re的增大,蛋形管和椭圆管换热性能的增强幅度整体上呈下降趋势。横摇工况下,三种管型换热管的换热性能会有所下降,圆管周向平均换热系数ha的变化幅度要稍微好于蛋形管和椭圆管,但是蛋形管和椭圆管的周向ha的值仍然高于圆管。在Re为500至4500的范围内,不同参数横摇工况下,相比于圆管,蛋形管周向ha的增强幅度的范围大约为8%至20%,椭圆管周向ha的增强幅度的范围大约为3%至12%。此外,倾斜状态下,相比于圆管管束,蛋形管管束和椭圆管管束可以改善管束管外降膜流动情况。