流体在流道内流动时,流动的不均匀性促使流体与流道固体壁面之间的动量传递速率增强,从而导致流动阻力的急剧增加。这种表面摩擦阻力最终会造成能源资源的大量消耗,为了有效解决输送过程耗能过量的问题,众多减阻技术应运而生并得到了广泛推广和应用。聚合物添加剂减阻由于其减阻效果显著且容易操作备受青睐,它主要依靠将少量的长链高分子聚合物溶入流体中,改变流体的湍流结构,进而极大降低流动的摩擦阻力来实现减阻。为此,本文研究了多组工况、不同参数时槽道内聚合物湍流减阻效果和流动情况,对减阻机理进行深入分析,同时探究了壁面微结构对聚合物减阻流动产生的影响。首先基于已有的湍流减阻理论和聚合物分子基本结构特点,采用雷诺平均法和非牛顿流体模型,对溶液流动特性进行模拟研究,得到了流速为1～10m/s时的聚合物减阻流动情况,结论如下:（1）槽道尺寸一定时,减阻率先随流速的增大而增大,后随之减小;减阻率随聚合物添加剂浓度的增大而增大,但增大至一定浓度时,减阻率增加趋势趋于平缓,减阻过程存在饱和减阻浓度值。（2）与纯水溶液相比,加入聚合物减阻溶液后,槽道截面上的涡粘系数、湍动能以及雷诺应力都明显降低,这是由于流体流动的湍流结构发生变化,使得湍流的不规则性减弱,湍流脉动引起的动量交换减少,从而动量交换所产生的附加应力也减小,流动阻力降低;聚合物减阻溶液浓度越高,减阻效果越显著,涡粘系数、湍动能、雷诺应力越小。（3）加入聚合物减阻溶液后,近壁区域的平均速度分布曲线较纯水溶液中相比出现上移的现象;且聚合物减阻溶液浓度越大,平均速度分布曲线越靠近最大极限减阻渐近线,从机理上来说是由于缓冲层变厚,改变了速度分布情况,流量增加,促使流动阻力减小。（4）沿槽道流向、法向和展向方向上,湍流强度都呈现先增大后减小的趋势;聚合物减阻溶液中的湍流强度要小于纯水溶液中的湍流强度,且聚合物溶液浓度越大,湍流强度峰值越小。这主要是由于流动过程中流体与壁面的动量交换和能量交换均减弱,湍流损耗减少,从而抑制了湍流强度,流动稳定性提高。（5）同一雷诺数下,聚合物湍流减阻流动表现出明显的管径效应,减阻率随槽道当量直径的减小而增大。对聚合物添加剂与壁面微结构相互耦合的湍流减阻流动进行模拟,得到结论如下:（1）沟槽壁面减阻与聚合物添加剂减阻具有协同作用,与光滑壁面相比,沟槽壁面的减阻率整体上有小幅增加,减阻性能提升。（2）近壁区域,靠近沟槽面的流向速度要低于光滑壁面上的流向速度值,沿槽道流向方向上速度的降低,使得管道底部压力不受剧烈的扰动,流体间的动量交换减少,流动更加稳定,从而减少能量损失和阻力。（3）与光滑壁面相比,沟槽壁面上的剪切应力、湍动能、涡粘系数和雷诺应力都降低了,沟槽结构的设置促使湍涡移动产生的能量传递减少,湍流脉动动能被削弱,因此流体流动的阻力减小,流速变快。本文对槽道内聚合物湍流流动及聚合物添加剂与壁面微结构相互耦合的流动的减阻效果和流动特性进行模拟分析,深入探究减阻机理,为管道输运过程的减阻研究提供了一定帮助,对减阻技术的工程应用具有一定的参考价值。