全球范围内稠油资源蕴藏丰富,随着陆地自然资源的枯竭,人们把更多的目光投向了稠油,投向了海洋。稠油粘度过大,油品和管壁之间的剪切应力过大,难以输送。目前主要通过物理手段、化学手段、生物手段对油品的物性进行变换来达到降粘减阻的效果。但过高的输送成本使海洋稠油的开采受到极大的限制。针对当前存在问题,提出油水环状流的输送方法,基本原理是在稠油与管壁之间添加一种不相容且粘度低的液体—水,使得稠油作为核心流被水环包裹进行管道输送。管道则优选由金属和聚合物复合而成的柔性管,相比钢管,柔性管有易弯曲、易铺设、可回收、更适合海洋环境等特点。基于多相流体的物理性质,采用N-S方程和湍流模型描述流体运动,用V0F模型与CSF模型追踪油水界面,建立了数值方程与分析模型,利用CFD与CSM结合的流固耦合方法,实际探讨90°柔性弯管流致振动问题,分析管道和两相流之间相互影响的关系和作用,对比有无流固耦合作用下的差异。采用常数速度入口,通过整个管道Y轴截面和弯管横截面综合来看,流固耦合与非流固耦合模型没有明显区别,定量分析对比流固耦合和非流固耦合的模型,发现流固耦合影响很小。进一步考虑到柔性管道碰撞变形,分析流道不同形式的结构变形(有弧度的“○”形变形和没有弧度的“V”形变形)、不同程度变形(5%~30%六种凹陷程度)和不同流速(V1、V3和V5三种流速)下油水环状流在管内的紊动能和漩涡结构演变,环状流流型的演变和压力场的演变。分析结果表明:管道单一位置结构变形时“V”形凹陷产生的紊动能远大于“○”形凹陷。管道两个位置发生结构变形,则“○”形凹陷产生的紊动能大于“V”形凹陷,出现1+1>2的效果。管道无论发生“V”形结构变形还是“○”形结构变形,凹陷程度小于等于30%时,流体通过结构变形区域之后仍能恢复油水环状流的稳定形态,普通的碰撞造成的结构变形不会影响环状流的形态。在理想的状态下扩展探讨180°弯管的流体特性,例如油相体积分数、流速分布、压力分布等情况,对比曲率对环状流流动的影响,并分析二次流在180°弯管中的影响。流体经过了90°弯管时,油相还是一个完整的整体,继续经过弯管时,油相明显的被水相挤压,油相有明显被分隔成两半的趋势,经历了180°弯管后油相明显的被水相挤压造成破坏。当曲率比增加到40时,环状流可以保持完整的形态;当速度超过V3时,环状流的形态仍然会被破坏。