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随着国家科技的快速进步,互联网业带动物流业飞速发展,全国各地物流如雨后春笋般遍地丛生。目前,物流运输主要以铁路、公路、海运、空运为主,这些运输基本是基于对石油和天然气的大量消耗为代价的。不仅如此,在对资源消耗的同时,人类生存的环境也日益恶劣。而且大城市的交通拥堵成为世界性难题。可见,资源匮乏、交通拥堵和环境污染已经成为当今社会物流业发展的瓶颈。面对城市物流需求增大和交通运输能力不足与效率不高的矛盾,寻求一种高效、节能、环保、新型的运输方式势在必行。筒装料管道水力输送正是一种具有上述特点的新型输送方式,此外还具有占地面积小、隐蔽性好等优点,比较适合当前的需求。本文结合国家自然科学基金―管道列车水力输送能耗研究（51179116）‖和山西省自然科学基金项目―筒装料管道水力输送下的同心环状缝隙螺旋流水力特性研究（2015011067）‖,采用理论分析、数值模拟与模型试验相结合的研究方法,分别对管道车在平直管段静止和运移时的输送机理、水力特性和力学特性进行了探究,并对管道车在平直管段稳定运移时的输送能耗以及敏感因素进行了分析,同时采用基于加权模糊TOPSIS评价模型对管道车进行了优选。主要研究内容和结论包括:（1）通过对管道车静止和运移两种运行状态的流场特性和力学特性进行理论分析,推导出管道车外壁与管道内壁之间环状缝隙流的流速公式以及管道车料筒壁面切应力的理论公式。（2）通过COMSOL Multiphysics软件构建了管道车静止和运移时的动力学特性数学模型,其中对边界条件进行了二次开发,自定义了入口流速分布函数,进行了物理试验验证。（3）对管道车在平直管段静止和运移时的管道水流的压力进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,其前后端面的压差很大,且在管道车的前端面附近形成低压区;而当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车周围水流的压力呈非恒定的周期性变化。（4）对管道车在平直管段静止和运移时的管道水流流速进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,在管道车的前端面延伸有一个漩涡区域,在该区域内存在对称的漩涡,且旋转方向相反。当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车的平均速度大于管道水流的平均速度,而同心环状缝隙流的平均轴向流速小于管道水流的平均轴向流速。（5）对管道车在平直管段静止和运移时管道车料筒壁面切应力进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,管道车前后端面上的切应力呈同心环状分布,管道车料筒圆柱壁面上切应力的最大值出现在前后端面两组支脚之间且靠近前后端面的位置;而当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车料筒壁面的切应力较大的区域主要集中在料筒的前后端面上以及料筒圆柱壁面的前后端附近,尤其是管道车支脚的后方区域。（6）对管道车在平直管段静止和运移时管道车料筒壁面主应力进行了分析。结果表明,当管道车静止于平直管段时,管道车料筒圆柱壁面上主应力的轴向分量和主应力周向分量的最大值区域类似,主要分布在靠近管道车后端面两组支脚之间的位置;主应力径向分量在距离前后端面15mm区域内出现负值,且在靠近后端面两组支脚之间出现最小值。当管道车在平直管段内稳定运移时,管道车料筒圆柱壁面上主应力各分量较大区域主要分布在前后一组支脚之间且靠近前后端面15mm位置区域内。（7）当管道车在平直管段静止和运移时,管道车料筒壁面主应力轴向分量的最大值>主应力周向分量的最大值>主应力径向分量的最大值,管道车料筒壁面主应力径向分量的最小值的绝对值>主应力周向分量的最小值的绝对值>主应力轴向分量的最小值的绝对值。（8）对管道车在平直管段内运移时的能耗和敏感性进行了分析。结果表明,车型Dc×Lc=65mm×150mm的管道车,单位体积能耗最小;雷诺数Re对单位体积能耗最为敏感,管道车料筒直径Dc对单位体积能耗敏感度次之,管道车料筒长度Lc对单位体积能耗敏感度相比前两者较小,即SRe>SDc>SLc。（9）基于管道车运移过程中管道车料筒壁面应力的最值大小、单位体积能耗以及管道车的输送体积,运用加权模糊TOPSIS评价模型对管道车车型进行了最终的优选。结果表明,车型Dc×Lc=70mm×150mm为该研究条件下的最理想车型。本文的研究结果丰富了筒装料管道水力输送技术理论,同时为该技术的推广应用提供了较重要的参考价值。