管道螺旋流动在石油天然气开采及输送、固液分离、水力输砂、气力输送等工业领域得到了广泛应用。螺旋流对管道中的冲蚀或冲刷腐蚀行为有明显的影响,目前在管道冲刷腐蚀研究中,尚缺乏关于液固螺旋流冲刷腐蚀或冲蚀行为的系统研究。因此,本文开展液固螺旋流对管道冲刷腐蚀影响研究,对管道冲刷腐蚀预防与控制、拓宽螺旋流在工业中的应用具有重要的理论意义和应用价值。本文自主研制了循环式管流装置以及具有失重和电化学测量功能的免拆卸多点测量实验弯管,通过失重、电化学测试和多种表面分析方法,结合高速摄像流型记录和计算流体动力学（CFD）模拟,系统地研究螺旋流对管道冲刷腐蚀及协同效应的影响,探讨螺旋流和缓蚀剂协同作用下的减蚀机理,主要的研究工作包括:（1）通过全因子分析结合多种实验方法,开展液固螺旋流条件下直管冲刷腐蚀多因素实验研究,量化表征所选因素及其交互作用对直管冲刷腐蚀速率的影响程度,确定影响其冲刷腐蚀速率的关键因素并建立螺旋流冲刷腐蚀速率多因素预测模型。同时将液固螺旋流与非螺旋条件下的直管冲刷腐蚀行为进行对比分析,研究螺旋流对管道液固两相流冲刷腐蚀行为的影响规律。结果表明:①统计显著性分析表明,液固螺旋流条件下直管段冲刷腐蚀速率的变化可以通过三个主要影响因素（流速、砂粒粒径和砂粒浓度）和两种交互作用（流速/砂粒粒径和砂粒粒径/砂粒浓度）来解释。②通过多元线性回归建立了描述液固螺旋流条件下直管段冲刷腐蚀速率与实验参数及其交互作用相关性的多因素经验线性回归方程,回归方程能够以最小的误差兼顾所有统计显著性参数的变化,具有较高的准确性,实测冲刷腐蚀速率在95%置信区间内相关。③螺旋流产生的砂粒悬浮效应和氧传质强化效应对管道的冲刷腐蚀行为有很大影响,螺旋流与非螺旋流冲刷腐蚀对比分析表明,螺旋流对冲刷腐蚀的净效应随砂粒粒径大小而变化。（2）利用循环式管流装置并结合数值模拟,开展液固螺旋流条件下弯管冲刷腐蚀协同效应实验研究。确定弯管不同部位工作电极在液固非螺旋流和螺旋流条件下冲刷腐蚀速率四个分量的数值大小并进行对比分析,研究螺旋流对管道冲刷腐蚀协同效应的影响规律。结果表明:①在液固螺旋流和非螺旋流条件下,弯管处冲刷腐蚀行为存在明显的差异。液固螺旋流条件下,纯冲刷速率、冲刷促进腐蚀速率及两者在总冲刷腐蚀速率中的占比,均总体上低于液固非螺旋流条件下的结果;而纯腐蚀速率及其在总冲刷腐蚀速率中的占比,则高于液固非螺旋流条件下的结果。②螺旋流产生的砂粒悬浮效应和传质强化效应对弯管处各工作电极冲刷腐蚀速率的四个分量产生了不同的影响,从而使得弯管不同部位的冲刷腐蚀行为逐渐从冲刷-电化学腐蚀控制向电化学腐蚀-冲刷控制转化。冲刷的影响程度减弱,而电化学腐蚀的影响程度增大。③由于弯管结构及螺旋流流经弯管时流动的复杂性,螺旋流对弯管处的冲刷腐蚀抑制作用需要较强的旋流强度作为前提条件,6.2扭率的扭带诱导的具有较强旋流强度的螺旋流对冲刷腐蚀的抑制效果较为明显。（3）利用循环式管流装置,结合多种测试方法开展液固非螺旋流和螺旋流条件下使用缓蚀剂抑制管道冲刷腐蚀的对比试验,评价螺旋流与缓蚀剂协同使用的潜力,探讨螺旋流和缓蚀剂协同作用下的减蚀机理。结果表明:①在液固非螺旋流和螺旋流条件下咪唑啉缓蚀剂对直管段工作电极的冲刷腐蚀均具有缓蚀效果,缓蚀剂浓度越大,缓蚀效率越高。相同缓蚀剂浓度条件下,螺旋流和缓蚀剂协同作用对工作电极的冲刷腐蚀起到了比缓蚀剂单独作用更显著的缓蚀效果,表明螺旋流与缓蚀剂协同作用在减小管道冲刷腐蚀方面具有潜在优势。但在较高固体颗粒浓度条件下螺旋流和缓蚀剂协同作用必须以较强的旋流强度为前提条件。②在复杂弯管段,液固非螺旋流和螺旋流条件下缓蚀剂对弯管段各工作电极的冲刷腐蚀速率四个分量均具有有效的抑制作用。总体上螺旋流和缓蚀剂协同作用对冲刷腐蚀速率四个分量的综合缓蚀效率均高于缓蚀剂单独作用对四个分量的缓蚀效率,螺旋流和缓蚀剂协同作用对弯管各工作电极的纯腐蚀、纯冲刷、冲刷促进腐蚀和腐蚀促进冲刷的最高缓蚀效率分别为88.49%、96.53%、95.65%和89.54%。在螺旋流与缓蚀剂的协同作用下,弯管处液固两相流冲刷腐蚀得到了更有效的抑制。同时,螺旋流条件下缓蚀剂更容易在弯管外拱处工作电极表面吸附,在弯管外拱处的缓蚀效率高于内拱。③螺旋流产生的砂粒悬浮效应和传质强化效应,有利于缓蚀剂在工作电极表面吸附,同氧化膜协同作用形成更加致密完整的保护性腐蚀产物层,进一步促进缓蚀剂对冲刷腐蚀速率四个分量的抑制,更充分的发挥缓蚀剂的缓蚀效果。（4）采用数值模拟方法研究液固螺旋流条件下弯管冲蚀行为,获得不同因素对弯管冲蚀的影响规律,确定各因素对冲蚀速率的影响程度,建立液固螺旋流多因素冲蚀速率预测模型。同时,将预测模型计算结果与实验结果进行对比分析,验证模型的有效性。结果表明:①扭带诱导的螺旋流产生的颗粒悬浮效应,使颗粒在弯管内分布更加均匀,降低了颗粒在弯管壁面同一位置的聚焦效应和冲击频率,使得弯管最大冲蚀速率显著降低。扭带的扭率越小,插入位置越靠近4D最优插入位置,减少冲蚀效果越明显。螺旋流产生的旋转运动会干扰和抑制弯管横截面上的迪恩涡,迪恩涡的不稳定性和变化一定程度上影响了弯管的冲蚀行为。②在液固螺旋流条件下,由于螺旋流对迪恩涡的抑制作用,弯管中不存在二次流驱动碰撞,固体颗粒与弯管壁面只存在直接碰撞和滑动碰撞,其中滑动碰撞最为常见。直接碰撞和滑动碰撞共同作用,使得液固螺旋流条件下弯管壁面冲蚀形貌以带状冲蚀形貌为主。③液固螺旋流条件下对弯管冲蚀影响最显著的因素是流体粘度,影响最小的是因素是扭率。建立了基于灰色关联分析的弯管最大冲蚀速率预测模型,预测模型预测值与实验值对比,平均误差为-37.89%