幂律流体圆管中的螺旋流动现象在采油过程中极为普遍,尤其是应用在潜油电泵中。在采油过程中,采出液大部分时候表现出紊流的特点。紊流是流体粘性运动中最复杂的形式,紊流的运动特征是在运动过程中液体质点具有不断的互相掺杂的现象,速度和压力等物理量在空间和时间上均具有随机性质的运动值。紊流具有一定的普遍性,在石油工业中,除少数高粘性流体外,基本上都是紊流。近年来,随着计算流体动力学(CFD)和流场测试技术的不断发展,数值模拟和PIV技术在流场特性研究领域得到了良好的推广和应用,同时螺旋流理论也在很大程度上得到应用发展。因此,开展幂律流体圆管螺旋流流场数值模拟及PIV实验研究具有学术理论意义和工程实际应用价值。本文根据相应工况下的PIV实验中的各个参数,在PHOENICS软件三维笛卡尔坐标系下建立了管道的物理模型,采用SIMPLEST流场数值计算法的同时,应用有限体积法来实现控制方程离散化,紊流计算模型选取κ-ε两方程模型,近壁面采用壁面函数法来处理,最后实现了对圆管螺旋流流场的数值模拟计算。通过Tecplot、Sci等软件对数模数据进行后处理,得到了圆管螺旋流流场的速度云图、向量图、流线图及轴向径向速度分布情况,详细分析了流体粘滞性及入口流量对速度的影响规律;通过云图及流线图,发现圆管螺旋流流场中存在二次流动现象,深入分析了流体粘滞性及入口流量对二次流的影响规律。本文应用PHOENICS流体计算软件对圆管中紊流螺旋流流场进行了数值模拟计算。数值模拟结果与PIV实验结果进行对比,结果基本吻合,表明利用PHOENICS对圆管中螺旋流流场进行数值模拟是可行的,验证了数值模拟计算结果的可行性。