低温流体在通过管路系统传输前，需对管路系统进行充分预冷，以避免低温液体在输运过程中出现气液两相，造成潜在的危害。低温预冷过程中，流动膜态沸腾起着主导作用，它涉及到复杂的传热和流型转变。因此有必要阐明低温预冷过程的气液流动与传热耦合机理，本文以液氮为研究工质就低温流体传输管路预冷过程仿真研究做了如下工作：
　　针对管路预冷过程中最主要的膜态沸腾，首先基于两流体模型建立了单管预冷过程的仿真模型，并通过AIAD算法模型来计算气液相界面上的拖曳力，采用扩展RPI壁面沸腾模型模拟大过热度下壁面的膜态沸腾过程。计算结果与文献中的实验数据吻合较好，验证了CFD模型的正确性。
　　在此基础上，进一步研究了单管预冷过程中两相相互作用对流型和换热的影响并分析了流型和压降特性。结果表明，气液相界面相互作用对流型有显著影响，水平管与竖直管中流型分别为分层流和反环状流；竖直单管预冷中当入口质量流量较低时，气膜以及气液界面的波动对壁面热流密度起主导作用，随着进口质量流量的增加，轴向对流换热占优势。此外，压降时间序列的FFT分析表明，水平单管预冷过程压降时间序列的主频与过热度和入口流量相关性较弱；而对于竖直单管预冷过程，过热度主要影响压降脉动的幅值，而进口质量流量主要影响压降脉动的主频。
　　单管预冷过程仿真研究表明，伴随分层流而出现的气液相界面波动将直接影响管路的稳定性，因此有必要对低温管路系统预冷过程以及因流动沸腾引起的的管路系统压力波动进行探究。在计算范围内，随着进口压力的增大，管路预冷过程压力波动会增大且预冷效率则逐渐降低，因此实际预冷过程中在满足流体输送要求时可以适当降低进口压力来提高管路系统的稳定性以及预冷效率；增大过冷度可以有效降低管网系统液氮的消耗量，进而整个管网的预冷效率明显提高，但是管路压降波动更加剧烈从而导致了流量波动更大；脉冲流的预冷效率随脉冲频率的增大，先增大后趋于稳定，随脉冲比率的增大而减小。单管预冷仿真得到的脉动频率可以为管路系统预冷提供参考，但是不能直接运用到管路系统中。