国内成品油输送管道在投产和运行过程中,由于采用“油顶水”的投产方式,发现低洼处积水现象引起的管道内腐蚀问题。成品油管道内腐蚀不仅降低管道的寿命,降低管道输送能力,也对管道的安全运营带来了威胁。本文主要针对上倾管道低洼积水问题,通过环道实验与数值模拟结合的方法研究柴油携水的流动特性,提出有效解决成品油管道低洼积水的方法。本论文在充分调研国内外油水两相流基本理论、流型划分、流型转换准则和工艺计算模型的基础上,引入重力影响项,推导了在上倾管道中的油水两相流工艺计算模型,确定了影响上倾管道中油水两相流的主要影响因素包括流速、上倾角度、含水率与管径。为了深入研究上倾管道中柴油携水流动特性,搭建了可视化油水两相流环道实验装置,以流速和上倾角度为变量,以50mm管径上倾管道为对象,对柴油携水过程进行了流型识别、流动特性和临界参数的研究。基于计算流体动力学原理,建立了柴油携水两相流动数值计算模型;通过实验数据对比和网格无关性验证,得到了合理的数值求解方案和网格无关解;采用Fluent软件对柴油携水两相流动进行三维非稳态数值模拟,分析流速、上倾角度和初始积水厚度对柴油携水流动特性的影响;研究了回流作用在柴油携水过程中的作用及影响规律。最后,通过Fluent迭代试算得到不同管径、上倾角度条件下,柴油携水的临界流速,并与实验数据进行对比,误差在±10%以内,说明建立的数值计算模型具有一定的工程应用价值。通过上述研究工作,本文得到如下成果:柴油携水过程中水相内部存在回流作用是管道低洼处存在积水的根本原因。在柴油携水流动的过程中,当流速达到临界值时,积水能够被全部带离出管。柴油携水临界流速随着上倾角度和管径的增加而增加,与水平段初始积水厚度无关。通过临界携水流速对管径和上倾角度的敏感性分析,可以通过提高流速的方法避免管道运营过程中存在低洼积水;临界流速随上倾角度变化的敏感值为35°。上述研究成果对我国成品油管道的内腐蚀控制有非常重要的工程价值。