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在水中加入少量的高聚物或表面活性剂,可以有效减小流体湍流流动的阻力,从而能够降低远距离流体输送中的能耗。添加剂湍流减阻技术具有巨大的工程应用价值。关于添加剂湍流减阻技术的研究集中在减阻机理研究和减阻工程应用两个方面,探究满足工程要求的数值计算方法逐渐成为该领域重要的研究课题。本文选择应用CFD软件FLUENT,通过其中的自定义函数功能,实现对减阻流体圆管流的数值模拟。本文首先通过流变实验,对中低浓度表面活性剂流体CTAC的流变学特性进行了研究。流变实验中,CTAC流体剪切粘度随剪切率的变化大致经历了剪切稀化、剪切增稠和二次剪切稀化过程;CTAC溶液剪切粘度值随温度的升高呈减小趋势,且温度对溶液剪切粘度值有较大的影响;Giesekus模型能够较好模拟溶液的剪切稀化和粘弹性特性。流变实验还得到了不同条件下的流变参数。基于FLUENT软件的计算逻辑,本文给出了流体管流研究中数值模拟控制方程的具体形式和数值计算方法,详述了计算域网格的划分和计算参数的设置。同时给出了在FLUENT中通过用户自定义函数功能(UDF)实现对Giesekus粘弹性本构关系定义的具体方法。运用激光多普勒测速技术对水的圆管流动进行了流场测量,得到了两个测量断面的流速分布情况;比较水的物理测流实验与数值实验结果,可以认为本文的数值计算方法具有一定的准确性和可行性。用Giesekus粘弹性模型对三种浓度CTAC减阻流体的圆管流进行了数值模拟,与牛顿流体水的模拟结果相比较,各浓度CTAC流体均表现出了湍流减阻特性,减阻效率有随溶液浓度升高而增大的趋势;各浓度CTAC流体雷诺剪切应力分布曲线的波峰值更靠近管道中心区域。最后基于Giesekus粘弹性模型对不同维森贝格数We数和溶剂粘度比β下粘弹性减阻流体的圆管流进行了数值计算,以牛顿流体水作为对照。通过分析减阻流体断面平均流速分布、无量纲时均流速分布以及摩擦系数随雷诺数的变化规律,在定性和定量上进一步验证了运用FLUENT软件的UDF功能对减阻流体进行模拟的可靠性和可行性。粘弹性特性改变了溶液湍流流场结构,减阻率随着We数和溶剂粘度比β的增大而增大;从径向湍动能分布规律可以看出较大We数和溶剂粘度比β下溶液湍流脉动受到抑制的强度更大。