在海洋石油开发与输运过程中,管道腐蚀泄漏和水下溢油事故的发生会造成巨额经济损失和大面积生态环境破坏。考虑到管道腐蚀速率与管内油水分布密切相关,且溢油污染范围会受到油滴运动特性的影响,研究管内油水两相运动及分布特性和射流溢油中油滴运动扩散规律具有重要意义。本文基于双流体和湍流模型,耦合总相间力模型,构建全耦合群体平衡模型分别对水平管内油水两相流型分布和溢油过程中油滴运动及分布规律开展了数值研究。本文研究成果可为防范管道泄漏和及时处理污染提供理论基础。具体开展了如下工作:针对水平管内油水两相流,对比研究了不同的相间力,发现采用Frank壁面润滑力、Saffman升力、LdB湍流耗散力及Symmetric曳力组合封闭的全耦合群体平衡模型可合理地预测低含水流动工况下水平管内油水两相分布特性,采用Frank壁面润滑力、Saffman升力、LdB湍流耗散力及Schiller-Naumann曳力组合封闭的全耦合群体平衡模型可较合理预测高含水流动工况下水平管内油水两相分布特性;增大进口速度,水滴/油滴所受湍流耗散力增大,流动过程湍流强度增强,分散效果明显,靠近壁面处的水相体积分数减小,管壁不易发生腐蚀;增大进口含水/油率,水滴/油滴聚并趋势增强,尺寸增大,靠近壁面处的水相体积分数增大,管壁易发生腐蚀。针对射流溢油的流动过程,对比研究了基于混合物模型和双流体模型构建的多组全耦合群体平衡模型,发现由Simonin湍流耗散力、Saffman升力及Grace曳力组合封闭的多组全耦合群体平衡模型可合理地预测溢油的喷发阶段和羽流阶段流动特性及其粒径分布;增大溢油进口速度或减小孔口尺寸,使油滴破碎趋势增强,油滴分布趋向小粒径分布。