多起伏湿气集输管道长期运行常面临低洼管道处积液增加、摩阻增大等问题,严重影响油气田的正常生产。在气流携液输送过程中,涡旋流的离心力携液输送效率比普通轴向流携液输送效率高的多,因此利用涡流工具携带管底积液是解决低洼管段处积液问题的技术创新。目前涡旋流技术的研究已经取得了一定的成果,但其开发和应用尚处于初步阶段,仍未有清晰而全面的认识,使得设计出的涡旋流工具缺乏完整的理论指导。本文结合理论研究、数值模拟以及实验分析等方法对涡流工具结构优化与旋流携液特性开展了广泛而深入的研究,旨在进一步阐释涡旋流工具旋流携液的内在机理,并为推动涡流工具工程化应用奠定理论基础。主要研究内容与结论如下:首先,根据集输管路中气流携液的要求,结合涡流工具各构件的结构特点与作用原理进行分析,提出总体结构设计。根据旋流携液特性,开展对涡流工具的中心体长度、中心体直径、螺旋叶片宽度和螺距在液速Usl=0.01m/s、0.05m/s和0.1m/s时的结构参数模拟优化,模拟工况共计300组,初步得出低、中、高气速时涡流工具的结构参数推荐表,从而可根据实际应用工况对涡流工具结构进行初步设计。其次根据实际管道地形起伏的特点,设计建造了一套由下倾-水平-上倾管段组成的室内模拟测试管段,通过对实验样机的实验测试,并与空白试验进行对比,系统性的研究了改变操作参数、管道结构、涡流工具结构参数对涡流工具出口后的旋流携液影响规律:（1）通过将数值模拟和室内实验的结果进行对比,随着表观气速的变化,积水在上倾管段中的运动状态及分布情况也会有较大的改变,管道中气流携液量随着表观气速的增大而增大,得到起伏管道轴向流携液的临界气速图,可预测临界携液气速用于指导涡流工具的安装。（2）管道中来流气速的增大,有利于涡流工具后更好的形成环状流携带液相排出管道;相同气液速度下,低洼管道中含液率越大,携带液相排出管道所造成的压降越大;与瞬态积液状态下的气流携液性能相比,静态积液状态下光管轴向流和旋流的携液性能均较高。（3）涡流工具安装在2#位置即水平管道与上倾管道的拐弯处效果最好;随着管道倾角的增大,旋流携液的临界气速始终小于轴向流携液的临界气速,但旋流携液的优势逐渐减小;随着上倾管道x的增大涡旋气流携带管底积液所需的能量就越多。（4）既充分提高管道中气流的携液率,又能够使管道整体压降降低,因此考虑在液速为0.05 m/s且需Usg≥3 m/s时中心体长度为L/Di=2、3,中心体直径为d/Di=0.36,螺距为P/Di=1.6时涡流工具结构最佳。最后针对普通环状流携液模型不能满足涡流工具携液运移理论的现状,通过文献总结与分析提出上薄下厚的环状流携液模型,促进涡流工具携液运移理论的发展。基于前文的研究结论,将携液模型与涡流工具结构参数结合起来,提出涡流工具结构参数优选准则,同时给出室内实验中涡流工具的适用工况边界,从而优化涡流工具的携液性能。