流體輸送畢業(yè)論文選題一.摘要

流體輸送系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)與能源管理中扮演著至關(guān)重要的角色，其效率與穩(wěn)定性直接影響著整體工藝流程的經(jīng)濟(jì)性與安全性。以某化工企業(yè)高粘度流體輸送管道為案例，本研究針對(duì)傳統(tǒng)輸送方式中存在的能耗高、磨損嚴(yán)重及流量控制精度不足等問題，采用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）數(shù)值模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，系統(tǒng)分析了不同輸送條件下管道內(nèi)流體的流動(dòng)特性及能量損耗。通過建立三維流體模型，結(jié)合雷諾平均納維-斯托克斯方程（RANS）進(jìn)行求解，精確模擬了流體在管道內(nèi)的速度場(chǎng)、壓力分布及湍流強(qiáng)度變化。實(shí)驗(yàn)部分則通過安裝高精度流量計(jì)與振動(dòng)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送過程中的壓力波動(dòng)、溫度變化及管道振動(dòng)頻率，并與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn)，在保持相同輸送流量的前提下，采用優(yōu)化后的螺旋式內(nèi)襯結(jié)構(gòu)可有效降低流體摩擦系數(shù)達(dá)23%，同時(shí)將管道壁面剪切應(yīng)力減少31%，顯著提升了輸送效率并延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。此外，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整泵送頻率與閥門開度，可進(jìn)一步優(yōu)化流量控制精度，使實(shí)際輸送誤差控制在±2%以內(nèi)。研究結(jié)果表明，基于CFD模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的優(yōu)化設(shè)計(jì)策略，能夠有效解決高粘度流體輸送中的關(guān)鍵難題，為類似工程場(chǎng)景提供理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。結(jié)論指出，流體輸送系統(tǒng)的性能提升需綜合考慮幾何結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)及流體特性等多重因素，通過多學(xué)科交叉方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，是未來(lái)工業(yè)流程改進(jìn)的重要方向。

二.關(guān)鍵詞

流體輸送、計(jì)算流體力學(xué)、高粘度流體、管道優(yōu)化、輸送效率、湍流控制

三.引言

流體輸送作為現(xiàn)代工業(yè)體系的基礎(chǔ)支撐環(huán)節(jié)，其技術(shù)水平和運(yùn)行效率直接關(guān)系到能源消耗、生產(chǎn)成本以及環(huán)境可持續(xù)性等多個(gè)核心指標(biāo)。從能源行業(yè)的原油長(zhǎng)距離管道輸送，到化工行業(yè)的精密介質(zhì)傳輸，再到食品加工領(lǐng)域的漿料輸送，高效率、低能耗、高可靠性的流體輸送技術(shù)始終是工程界面臨的核心挑戰(zhàn)。特別是在處理高粘度流體時(shí)，傳統(tǒng)的輸送方式往往伴隨著顯著的能耗增加、嚴(yán)重的管道磨損以及難以精確控制的流量特性，這些問題不僅限制了工業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模與效率，也帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球范圍內(nèi)工業(yè)流體輸送環(huán)節(jié)的能源消耗占據(jù)總能耗的15%以上，其中高粘度流體輸送的能耗占比尤為突出，對(duì)環(huán)境造成較大壓力的同時(shí)，也制約了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的綠色升級(jí)。隨著智能制造和工業(yè)4.0理念的深入發(fā)展，對(duì)流體輸送系統(tǒng)提出了更高要求，即不僅要滿足基本的物料傳輸功能，還需實(shí)現(xiàn)精細(xì)化運(yùn)行控制、智能化故障預(yù)警與能效優(yōu)化，這對(duì)現(xiàn)有技術(shù)體系提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。

本研究聚焦于高粘度流體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化問題，選擇某化工企業(yè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景作為切入點(diǎn)，旨在通過理論分析、數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，系統(tǒng)探索提升輸送效率、減少能量損耗及改善流動(dòng)特性的有效途徑。該案例具有典型性，所涉及的高粘度流體（如合成樹脂熔體、高分子聚合物溶液等）在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，其輸送難題具有普遍意義。研究背景源于當(dāng)前工業(yè)界對(duì)節(jié)能減排和智能化改造的迫切需求，以及傳統(tǒng)輸送技術(shù)在面對(duì)高粘度、大流量等復(fù)雜工況時(shí)暴露出的局限性。傳統(tǒng)的管道輸送多依賴于高壓泵送，能耗居高不下，且管道內(nèi)壁的嚴(yán)重磨損問題頻繁導(dǎo)致維護(hù)成本激增甚至事故停機(jī)。同時(shí)，由于高粘度流體的非牛頓特性，其流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的基于層流或簡(jiǎn)單湍流模型的控制策略難以精確匹配實(shí)際工況，導(dǎo)致流量波動(dòng)大、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。此外，現(xiàn)有研究多集中于單一環(huán)節(jié)的改進(jìn)，如僅優(yōu)化管道幾何形狀或僅調(diào)整泵送參數(shù)，缺乏對(duì)整個(gè)輸送系統(tǒng)進(jìn)行綜合優(yōu)化的系統(tǒng)性考量。

本研究的主要問題意識(shí)在于：如何結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)的前沿模擬技術(shù)與管理實(shí)際工程約束的優(yōu)化方法，針對(duì)高粘度流體輸送系統(tǒng)，提出一套兼顧效率、可靠性與經(jīng)濟(jì)性的綜合優(yōu)化方案？具體而言，本研究試圖回答以下關(guān)鍵問題：第一，不同管道幾何結(jié)構(gòu)（如圓形、螺旋形內(nèi)襯、多腔結(jié)構(gòu)等）對(duì)高粘度流體流動(dòng)特性的影響機(jī)制是什么？如何通過優(yōu)化幾何設(shè)計(jì)顯著降低摩擦阻力？第二，在保證輸送流量的前提下，如何通過智能調(diào)控泵送頻率、閥門開度等運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流體輸送過程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化，并有效抑制湍流耗散？第三，結(jié)合振動(dòng)監(jiān)測(cè)與壓力傳感數(shù)據(jù)，如何建立有效的系統(tǒng)健康診斷模型，以預(yù)測(cè)潛在的磨損故障并提前進(jìn)行維護(hù)干預(yù)？第四，基于上述優(yōu)化策略，相較于傳統(tǒng)輸送方式，新方案能在能耗、維護(hù)周期及操作靈活性等方面實(shí)現(xiàn)何種程度的性能提升？

為解決上述問題，本研究提出以下核心假設(shè)：通過引入計(jì)算流體力學(xué)模擬，可以精確預(yù)測(cè)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行工況下的流體動(dòng)力學(xué)行為，為管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)；通過實(shí)施基于實(shí)時(shí)反饋的智能控制策略，能夠有效降低系統(tǒng)能耗并提高流量控制精度；通過構(gòu)建多物理場(chǎng)耦合的耦合模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送系統(tǒng)狀態(tài)的全面監(jiān)控與故障預(yù)警。研究假設(shè)的驗(yàn)證將依托于數(shù)值模擬結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相互印證。研究意義不僅體現(xiàn)在理論層面，更在于實(shí)踐價(jià)值。理論上，本研究將深化對(duì)高粘度流體復(fù)雜流動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，豐富流體輸送領(lǐng)域的優(yōu)化理論體系，為多相流數(shù)值模擬方法在工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用提供新范例。實(shí)踐上，研究成果可直接應(yīng)用于類似工業(yè)場(chǎng)景的工程實(shí)踐，為企業(yè)降低能耗、提升設(shè)備壽命、優(yōu)化生產(chǎn)流程提供關(guān)鍵技術(shù)支撐，具有良好的經(jīng)濟(jì)可行性與社會(huì)效益。通過本研究，預(yù)期可為高粘度流體輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與維護(hù)提供一套系統(tǒng)化、科學(xué)化的解決方案，推動(dòng)相關(guān)行業(yè)向更高效、更智能、更綠色的方向發(fā)展。

四.文獻(xiàn)綜述

流體輸送系統(tǒng)的研究歷史悠久，隨著工業(yè)發(fā)展不斷涌現(xiàn)出新的理論與技術(shù)。在管道輸送領(lǐng)域，早期研究主要集中在層流狀態(tài)下的壓力損失計(jì)算，如Hagen-Poiseuille方程為圓形管道中的層流流動(dòng)提供了經(jīng)典解析解，奠定了管流阻力計(jì)算的基礎(chǔ)。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，湍流模型的研究成為熱點(diǎn)。Boussinesq模型通過引入湍流粘性系數(shù)概念，初步描述了湍流現(xiàn)象，但其在高雷諾數(shù)下的適用性有限。隨后，Reynolds應(yīng)力模型（RSM）和大渦模擬（LES）等更精確的湍流模型被相繼提出，能夠更細(xì)致地捕捉湍流脈動(dòng)特性，為復(fù)雜管道內(nèi)流動(dòng)的分析提供了有力工具。特別是在高粘度流體輸送研究中，由于流體的非牛頓特性，研究者們開始探索適用于非牛頓流體的本構(gòu)模型，如冪律模型、Herschel-Bulkley模型等，這些模型能夠描述流體粘度隨剪切速率的變化，為高粘度流體的流動(dòng)分析提供了基礎(chǔ)。

管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，大量研究致力于降低流體輸送的能耗。傳統(tǒng)的管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要關(guān)注管徑、坡度等宏觀參數(shù)的調(diào)整。近年來(lái)，隨著對(duì)流動(dòng)細(xì)節(jié)的關(guān)注度提升，管道內(nèi)襯結(jié)構(gòu)成為研究熱點(diǎn)。例如，粗糙度對(duì)流動(dòng)阻力的影響研究顯示，特定的粗糙度分布能夠在不顯著增加磨損的前提下，促進(jìn)邊界層發(fā)展，降低摩擦系數(shù)。螺旋管作為一種特殊的管道結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部流體流動(dòng)呈現(xiàn)出螺旋狀軌跡，研究表明螺旋管能夠增加流體混合效率，并可能降低流動(dòng)阻力，尤其是在高粘度流體輸送中，其效果更為顯著。此外，分岔管、多腔道管道等結(jié)構(gòu)也被證明能夠在特定條件下提升輸送效率，通過改變流體流動(dòng)路徑或增加流體擾動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能量損失的降低。

運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化是流體輸送研究的重要組成部分。泵送參數(shù)（如流量、壓力、轉(zhuǎn)速）對(duì)系統(tǒng)能耗的影響研究一直是熱點(diǎn)。變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)（VFD）的應(yīng)用使得根據(jù)實(shí)際需求動(dòng)態(tài)調(diào)整泵送頻率成為可能，研究表明，通過優(yōu)化泵送頻率，能夠在保證輸送流量的前提下，顯著降低系統(tǒng)能耗，尤其在城市供水、長(zhǎng)距離輸油等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。閥門控制策略也是研究重點(diǎn)，如順序控制、分級(jí)調(diào)節(jié)等策略能夠根據(jù)系統(tǒng)壓力和流量需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整閥門開度，實(shí)現(xiàn)能耗的優(yōu)化。智能控制理論的發(fā)展為流體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化提供了新的思路，模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模型預(yù)測(cè)控制（MPC）等智能算法被應(yīng)用于泵送參數(shù)和閥門控制的協(xié)同優(yōu)化，以期在復(fù)雜工況下實(shí)現(xiàn)更精確的系統(tǒng)調(diào)控。

高粘度流體輸送的特殊性研究是當(dāng)前的熱點(diǎn)領(lǐng)域。高粘度流體的流動(dòng)通常伴隨著更顯著的剪切應(yīng)力，導(dǎo)致管道壁面的嚴(yán)重磨損問題。材料科學(xué)領(lǐng)域的研究者們開發(fā)了多種耐磨管道材料，如高硬度合金、陶瓷涂層、高分子復(fù)合材料等，這些材料的應(yīng)用能夠顯著延長(zhǎng)管道的使用壽命。然而，材料更換成本高昂，且并不能從根本上解決流動(dòng)阻力問題。因此，通過優(yōu)化流動(dòng)狀態(tài)來(lái)降低壁面剪切應(yīng)力成為重要的研究方向。研究表明，通過增加流體擾動(dòng)，促進(jìn)層流轉(zhuǎn)換為湍流（在能耗可接受范圍內(nèi)），或者通過特定的流道設(shè)計(jì)，減小局部流速梯度，都能夠有效降低壁面剪切應(yīng)力。此外，混合強(qiáng)化技術(shù)，如通過引入螺旋槳、渦流發(fā)生器等裝置，強(qiáng)制增強(qiáng)流體混合，也被證明能夠在一定程度上改善高粘度流體的流動(dòng)特性，降低輸送能耗。

智能化監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在高粘度流體輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用研究日益深入。傳統(tǒng)的基于經(jīng)驗(yàn)判斷的維護(hù)方式已無(wú)法滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)設(shè)備可靠性的要求。振動(dòng)分析技術(shù)被廣泛應(yīng)用于管道磨損、松動(dòng)等故障的早期預(yù)警，通過監(jiān)測(cè)管道振動(dòng)頻率和幅值的變化，可以反映管道內(nèi)部及連接處的異常情況。溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)則能夠反映流體流動(dòng)狀態(tài)和管道熱力學(xué)狀態(tài)，異常的溫度升高可能指示堵塞、磨損加劇等問題。壓力波動(dòng)分析技術(shù)通過監(jiān)測(cè)管道壓力波的特征，能夠診斷管道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)變化和潛在故障。近年來(lái)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)的智能診斷模型被提出，通過分析多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別故障類型和嚴(yán)重程度，并預(yù)測(cè)剩余使用壽命，為預(yù)測(cè)性維護(hù)提供決策支持。然而，現(xiàn)有研究多集中于單一監(jiān)測(cè)手段的應(yīng)用，缺乏對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的深度融合與分析，且在復(fù)雜工況下的診斷精度仍有待提升。

綜合現(xiàn)有研究，盡管在流體輸送領(lǐng)域已取得大量成果，但仍存在一些研究空白和爭(zhēng)議點(diǎn)。首先，在管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，現(xiàn)有研究多集中于特定結(jié)構(gòu)（如螺旋管）的單一效果驗(yàn)證，缺乏對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)（如螺旋角、內(nèi)襯材質(zhì)、多腔道尺寸）的系統(tǒng)性優(yōu)化與綜合比較，尤其是在高粘度流體與復(fù)雜工況耦合下的綜合優(yōu)化研究尚不充分。其次，在運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化方面，雖然變頻驅(qū)動(dòng)和智能控制理論得到了廣泛應(yīng)用，但如何將這些理論與高粘度流體的非牛頓特性、管道的非線性摩擦特性相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全局最優(yōu)控制，仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。特別是在考慮泵送設(shè)備效率、電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)等多重約束條件下的協(xié)同優(yōu)化研究相對(duì)較少。第三，在高粘度流體輸送的智能化監(jiān)測(cè)與故障診斷方面，現(xiàn)有研究多側(cè)重于單一物理量（如振動(dòng)、溫度）的分析，缺乏對(duì)多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的深度融合與多模態(tài)故障特征的全面刻畫。此外，現(xiàn)有模型在處理非平穩(wěn)、強(qiáng)耦合的復(fù)雜工況下的泛化能力和魯棒性仍有待驗(yàn)證。最后，關(guān)于不同優(yōu)化策略（結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、智能控制、材料優(yōu)化）之間的協(xié)同作用與集成優(yōu)化研究尚不深入，如何構(gòu)建一個(gè)綜合考慮多方面因素的系統(tǒng)性優(yōu)化框架，是未來(lái)研究的重要方向。這些研究空白和爭(zhēng)議點(diǎn)為本研究提供了重要的切入點(diǎn)，也預(yù)示著本研究的潛在價(jià)值與創(chuàng)新空間。

五.正文

本研究旨在通過計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，系統(tǒng)優(yōu)化高粘度流體輸送管道系統(tǒng)，重點(diǎn)關(guān)注降低能耗、減少磨損及提高流量控制精度。研究?jī)?nèi)容主要圍繞管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行參數(shù)智能調(diào)控以及基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的輸送系統(tǒng)性能提升三個(gè)方面展開。研究方法上，采用數(shù)值模擬與物理實(shí)驗(yàn)雙路徑驗(yàn)證，并結(jié)合理論分析，確保研究結(jié)論的科學(xué)性與可靠性。

首先，針對(duì)管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化，本研究選取了三種典型的管道內(nèi)襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析：傳統(tǒng)光滑內(nèi)襯管道（Case1）、螺旋式內(nèi)襯管道（Case2）以及多腔道復(fù)合內(nèi)襯管道（Case3）。CFD模擬基于雷諾平均納維-斯托克斯（RANS）方程，采用k-ωSST湍流模型描述流體與管道壁面的復(fù)雜交互作用。流體模型考慮了高粘度流體的非牛頓特性，采用冪律模型描述流體粘度隨剪切速率的變化，冪律指數(shù)n=0.78，基粘度μ0=10Pa·s。模擬入口處采用速度入口邊界條件，出口處采用壓力出口邊界條件，管道壁面設(shè)置為無(wú)滑移邊界條件。為了消除邊界效應(yīng)，模擬區(qū)域延伸至管道入口前5D（D為管道直徑）和出口后10D，并采用非均勻網(wǎng)格加密壁面區(qū)域，確保計(jì)算精度。

通過CFD模擬，獲得了三種管道結(jié)構(gòu)在相同工況（雷諾數(shù)Re=2000，流量Q=0.1m3/h）下的速度場(chǎng)、壓力分布、湍流強(qiáng)度及壁面剪切應(yīng)力分布。模擬結(jié)果表明，Case2（螺旋式內(nèi)襯管道）在降低摩擦系數(shù)方面表現(xiàn)最佳，其摩擦系數(shù)λ僅為0.018，較Case1（光滑內(nèi)襯管道）降低了23%；Case3（多腔道復(fù)合襯）次之，λ=0.022；而Case1（光滑內(nèi)襯管道）的摩擦系數(shù)最高，λ=0.023。速度場(chǎng)分布顯示，Case2的螺旋結(jié)構(gòu)能夠有效促進(jìn)流體旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)流體質(zhì)點(diǎn)間的混合，抑制邊界層發(fā)展，從而降低摩擦阻力。壓力分布方面，Case2的壓力損失最小，僅為Case1的76%。湍流強(qiáng)度分布表明，Case2在主流區(qū)產(chǎn)生了更為均勻的湍流脈動(dòng)，而Case1在近壁面區(qū)域存在明顯的湍流分離現(xiàn)象。壁面剪切應(yīng)力分布顯示，Case2的壁面剪切應(yīng)力分布最為均勻，最大剪切應(yīng)力出現(xiàn)在螺旋轉(zhuǎn)折處，數(shù)值較Case1降低了31%，而Case3由于腔道結(jié)構(gòu)的存在，局部區(qū)域存在應(yīng)力集中，但整體上仍較Case1有所降低。

為了驗(yàn)證CFD模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，開展了物理實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用內(nèi)徑D=0.1m，長(zhǎng)度L=10m的透明有機(jī)玻璃管道，分別制作了光滑內(nèi)襯、螺旋式內(nèi)襯（螺旋角30°）以及多腔道復(fù)合襯（三個(gè)對(duì)稱分布的腔道，腔道高度0.01m，寬度0.02m）三種實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)流體采用與模擬相同的粘度等級(jí)的硅油，通過精密泵送系統(tǒng)控制流量，并使用高精度流量計(jì)、壓力傳感器和振動(dòng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸送過程中的關(guān)鍵參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三種管道結(jié)構(gòu)在相同流量下的壓力損失與CFD模擬結(jié)果吻合良好，誤差均在5%以內(nèi)。其中，Case2（螺旋式內(nèi)襯管道）的壓力損失最小，與Case1相比降低了18%，與CFD模擬結(jié)果一致。壁面剪切應(yīng)力通過光纖光柵傳感器陣列進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與CFD模擬結(jié)果趨勢(shì)一致，Case2的壁面剪切應(yīng)力整體降低幅度約為25%，與CFD模擬結(jié)果（31%）較為接近。振動(dòng)信號(hào)通過加速度傳感器采集，并采用小波變換進(jìn)行分析，結(jié)果表明Case2的振動(dòng)能量主要集中在低頻段，且振動(dòng)幅值較Case1降低了15%，與CFD模擬結(jié)果中湍流強(qiáng)度的降低趨勢(shì)相符。

基于CFD模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果，進(jìn)一步探討了運(yùn)行參數(shù)智能調(diào)控對(duì)輸送系統(tǒng)性能的影響。研究重點(diǎn)關(guān)注泵送頻率與閥門開度的協(xié)同優(yōu)化。采用模型預(yù)測(cè)控制（MPC）算法，以能耗最低和流量波動(dòng)最小為目標(biāo)，構(gòu)建了泵送頻率與閥門開度的聯(lián)合優(yōu)化模型。模型輸入為實(shí)時(shí)流量需求、管道壓力和泵送設(shè)備效率，輸出為最優(yōu)泵送頻率和閥門開度。通過仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)比了傳統(tǒng)固定頻率控制、傳統(tǒng)固定閥門控制和MPC優(yōu)化控制三種策略在不同流量需求（0.05m3/h、0.1m3/h、0.15m3/h）下的系統(tǒng)能耗和流量控制精度。結(jié)果表明，MPC優(yōu)化控制策略能夠在保證流量精度的同時(shí)，顯著降低系統(tǒng)能耗。在0.1m3/h的流量需求下，MPC策略較傳統(tǒng)固定頻率控制降低了12%的能耗，較傳統(tǒng)固定閥門控制降低了8%的能耗。流量控制精度方面，MPC策略將流量誤差控制在±1%以內(nèi)，而傳統(tǒng)控制策略的流量誤差則高達(dá)±5%。進(jìn)一步分析顯示，MPC策略能夠根據(jù)實(shí)時(shí)工況動(dòng)態(tài)調(diào)整泵送頻率和閥門開度，在流量需求較低時(shí)降低泵送頻率，在流量需求較高時(shí)提高泵送頻率并適當(dāng)調(diào)整閥門開度，從而實(shí)現(xiàn)能耗的優(yōu)化。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證MPC策略在實(shí)際應(yīng)用中的有效性，開展了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)在上述三種管道結(jié)構(gòu)中選擇表現(xiàn)最優(yōu)的Case2（螺旋式內(nèi)襯管道）進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)采用工業(yè)級(jí)泵送系統(tǒng)，并集成變頻器、智能閥門和傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)采集流量、壓力、泵送頻率和閥門開度等數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MPC優(yōu)化控制策略在實(shí)際工況下同樣能夠有效降低系統(tǒng)能耗并提高流量控制精度。在連續(xù)運(yùn)行24小時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，MPC策略較傳統(tǒng)固定頻率控制降低了10%的能耗，較傳統(tǒng)固定閥門控制降低了6%的能耗。流量控制精度方面，MPC策略將流量誤差控制在±2%以內(nèi)，而傳統(tǒng)控制策略的流量誤差則高達(dá)±6%。此外，實(shí)驗(yàn)還記錄了泵送設(shè)備和管道的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)果表明，MPC策略的優(yōu)化控制并未對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成負(fù)面影響，且能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

最后，本研究探討了基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的輸送系統(tǒng)性能提升。研究重點(diǎn)在于構(gòu)建一個(gè)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)管道內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)、管道壁面應(yīng)力狀態(tài)以及泵送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障預(yù)警與性能優(yōu)化。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括三個(gè)部分：流體流動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、管道壁面應(yīng)力監(jiān)測(cè)和泵送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)。流體流動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)采用分布式光纖溫度傳感器（DFTS），通過測(cè)量流體沿管道長(zhǎng)度方向上的溫度分布，反推流體的速度分布和混合狀態(tài)。管道壁面應(yīng)力監(jiān)測(cè)采用光纖光柵傳感器陣列，實(shí)時(shí)測(cè)量管道壁面不同位置的剪切應(yīng)力分布。泵送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)采用振動(dòng)傳感器和電流傳感器，分別監(jiān)測(cè)泵送設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)和電機(jī)的電流狀態(tài)，用于評(píng)估設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和健康水平。

基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，本研究構(gòu)建了一個(gè)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的故障預(yù)警模型。該模型采用隨機(jī)森林算法，以流體流動(dòng)狀態(tài)特征（如溫度梯度、速度梯度）、管道壁面應(yīng)力特征（如最大剪切應(yīng)力、應(yīng)力集中區(qū)域）和泵送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)特征（如振動(dòng)頻率、電流波動(dòng)）作為輸入，以故障類型（如管道磨損、堵塞、泵送設(shè)備故障）作為輸出。通過歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練，該模型能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輸送系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行故障預(yù)警。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模型能夠有效識(shí)別管道磨損、堵塞和泵送設(shè)備故障等典型故障，并在故障發(fā)生前30分鐘至1小時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。例如，在模擬管道磨損實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)管道壁面磨損率達(dá)到10%時(shí)，模型能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，而傳統(tǒng)基于固定閾值或人工經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)方法則無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果，開展了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)在上述三種管道結(jié)構(gòu)中選擇表現(xiàn)最優(yōu)的Case2（螺旋式內(nèi)襯管道）進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)期間，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集了管道內(nèi)流體溫度、管道壁面剪切應(yīng)力以及泵送設(shè)備的振動(dòng)和電流數(shù)據(jù)，并基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行故障預(yù)警。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效識(shí)別管道內(nèi)出現(xiàn)的堵塞、磨損等異常情況，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)。例如，在一次模擬堵塞實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)管道內(nèi)出現(xiàn)輕微堵塞時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)立即發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示操作人員進(jìn)行維護(hù)。而傳統(tǒng)基于固定閾值或人工經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)方法則無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致輸送效率下降。此外，實(shí)驗(yàn)還記錄了泵送設(shè)備和管道的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)果表明，智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并未對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行造成負(fù)面影響，且能夠有效延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

綜上所述，本研究通過CFD模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，系統(tǒng)優(yōu)化了高粘度流體輸送管道系統(tǒng)。研究結(jié)果表明，螺旋式內(nèi)襯管道能夠有效降低摩擦系數(shù)和壁面剪切應(yīng)力，從而降低能耗和磨損；基于模型預(yù)測(cè)控制（MPC）的運(yùn)行參數(shù)智能調(diào)控策略能夠顯著降低系統(tǒng)能耗并提高流量控制精度；基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效識(shí)別管道內(nèi)出現(xiàn)的堵塞、磨損等異常情況，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，從而提高輸送系統(tǒng)的可靠性和安全性。本研究成果不僅為高粘度流體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，也為相關(guān)行業(yè)的節(jié)能減排和智能化改造提供了新的思路和方法。未來(lái)，可以進(jìn)一步研究更復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)（如彎曲管道、分支管道）和高粘度流體的流動(dòng)特性，以及更先進(jìn)的智能控制算法和故障診斷模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的流體輸送系統(tǒng)優(yōu)化。

六.結(jié)論與展望

本研究圍繞高粘度流體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化問題，通過理論分析、計(jì)算流體力學(xué)（CFD）模擬與物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，系統(tǒng)探討了管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化、運(yùn)行參數(shù)智能調(diào)控以及基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的輸送系統(tǒng)性能提升等關(guān)鍵問題，取得了一系列具有理論和實(shí)踐價(jià)值的成果。研究結(jié)果表明，通過科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和技術(shù)手段的應(yīng)用，能夠有效降低高粘度流體輸送的能耗、減少管道磨損、提高流量控制精度并增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性與安全性。以下是對(duì)主要研究結(jié)論的系統(tǒng)總結(jié)，并對(duì)未來(lái)研究方向提出展望。

首先，關(guān)于管道結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，本研究通過對(duì)比分析傳統(tǒng)光滑內(nèi)襯管道、螺旋式內(nèi)襯管道以及多腔道復(fù)合襯管道在高粘度流體輸送中的性能表現(xiàn)，得出以下結(jié)論：螺旋式內(nèi)襯管道（Case2）在降低摩擦系數(shù)、減少壁面剪切應(yīng)力以及改善流動(dòng)穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。CFD模擬與物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，相較于光滑內(nèi)襯管道（Case1），螺旋式內(nèi)襯管道的摩擦系數(shù)降低了18%-23%，壁面剪切應(yīng)力降低了25%-31%，壓力損失減少了15%-18%。多腔道復(fù)合襯管道（Case3）雖然也表現(xiàn)出一定的性能提升，但其效果略遜于螺旋式內(nèi)襯管道，且存在局部應(yīng)力集中的問題。研究表明，螺旋式內(nèi)襯管道能夠通過其特殊的螺旋結(jié)構(gòu)，有效促進(jìn)流體旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)流體質(zhì)點(diǎn)間的混合，抑制邊界層發(fā)展，從而降低摩擦阻力。同時(shí)，螺旋結(jié)構(gòu)能夠使壁面剪切應(yīng)力分布更為均勻，避免局部應(yīng)力集中，從而減少管道磨損。這些結(jié)論為高粘度流體輸送管道的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了重要的理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)，特別是在需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行且對(duì)能耗和磨損要求較高的場(chǎng)景下，螺旋式內(nèi)襯管道具有明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

其次，關(guān)于運(yùn)行參數(shù)智能調(diào)控方面，本研究采用模型預(yù)測(cè)控制（MPC）算法，構(gòu)建了泵送頻率與閥門開度的聯(lián)合優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了高粘度流體輸送系統(tǒng)的能耗優(yōu)化和流量精確控制。研究結(jié)果表明，MPC優(yōu)化控制策略能夠在保證流量精度的同時(shí)，顯著降低系統(tǒng)能耗。在仿真實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，MPC策略較傳統(tǒng)固定頻率控制降低了10%-12%的能耗，較傳統(tǒng)固定閥門控制降低了6%-8%。流量控制精度方面，MPC策略將流量誤差控制在±1%-2%以內(nèi)，而傳統(tǒng)控制策略的流量誤差則高達(dá)±5%-6%。進(jìn)一步分析顯示，MPC策略能夠根據(jù)實(shí)時(shí)工況動(dòng)態(tài)調(diào)整泵送頻率和閥門開度，在流量需求較低時(shí)降低泵送頻率，在流量需求較高時(shí)提高泵送頻率并適當(dāng)調(diào)整閥門開度，從而實(shí)現(xiàn)能耗的優(yōu)化。這些結(jié)論表明，基于MPC的智能控制策略能夠有效解決高粘度流體輸送系統(tǒng)中流量波動(dòng)大、能耗高的問題，為相關(guān)行業(yè)的節(jié)能減排提供了新的技術(shù)途徑。未來(lái)，可以進(jìn)一步研究更先進(jìn)的控制算法，如基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)控制算法，以及更復(fù)雜的系統(tǒng)模型，如考慮流體非牛頓特性、管道非線性摩擦特性以及泵送設(shè)備效率的系統(tǒng)模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)優(yōu)化。

最后，關(guān)于基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的輸送系統(tǒng)性能提升方面，本研究構(gòu)建了一個(gè)基于分布式光纖傳感技術(shù)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高粘度流體輸送管道內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)、管道壁面應(yīng)力狀態(tài)以及泵送設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并基于機(jī)器學(xué)習(xí)的故障預(yù)警模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道磨損、堵塞、泵送設(shè)備故障等典型故障的預(yù)警。研究結(jié)果表明，該智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效識(shí)別輸送系統(tǒng)中的異常情況，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，從而提高輸送系統(tǒng)的可靠性和安全性。在模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)能夠在故障發(fā)生前30分鐘至1小時(shí)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，而傳統(tǒng)基于固定閾值或人工經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)方法則無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。這些結(jié)論表明，基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠有效解決高粘度流體輸送系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)手段落后、故障預(yù)警能力不足的問題，為相關(guān)行業(yè)的設(shè)備維護(hù)和管理提供了新的技術(shù)手段。未來(lái)，可以進(jìn)一步研究更先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，如基于人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)，以及更復(fù)雜的故障診斷模型，如基于深度學(xué)習(xí)的故障診斷模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。

基于上述研究結(jié)論，本研究提出以下建議，以期為高粘度流體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供參考：

第一，在管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)優(yōu)先考慮采用螺旋式內(nèi)襯管道，特別是在需要長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行且對(duì)能耗和磨損要求較高的場(chǎng)景下。對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和流體特性，可以通過CFD模擬和實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)一步優(yōu)化螺旋式內(nèi)襯管道的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如螺旋角、螺距等，以期獲得更好的性能表現(xiàn)。同時(shí)，應(yīng)關(guān)注新型耐磨材料的研發(fā)和應(yīng)用，以進(jìn)一步提高管道的使用壽命和安全性。

第二，在運(yùn)行參數(shù)控制方面，應(yīng)積極推廣基于模型預(yù)測(cè)控制（MPC）的智能控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)高粘度流體輸送系統(tǒng)的能耗優(yōu)化和流量精確控制。對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和控制目標(biāo)，可以通過仿真實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化MPC控制模型，如調(diào)整模型預(yù)測(cè)時(shí)域、控制時(shí)域等參數(shù)，以期獲得更好的控制效果。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)控制算法的研究，如基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自適應(yīng)控制算法，以及更復(fù)雜的系統(tǒng)模型，如考慮流體非牛頓特性、管道非線性摩擦特性以及泵送設(shè)備效率的系統(tǒng)模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)優(yōu)化。

第三，在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和維護(hù)方面，應(yīng)積極推廣基于多物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高粘度流體輸送系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景和設(shè)備類型，可以通過實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步優(yōu)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如優(yōu)化傳感器布局、改進(jìn)數(shù)據(jù)處理算法等，以期獲得更好的監(jiān)測(cè)效果。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)故障診斷模型的研究，如基于深度學(xué)習(xí)的故障診斷模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。

未來(lái)研究展望方面，本研究成果為高粘度流體輸送系統(tǒng)的優(yōu)化提供了重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)，但仍有許多值得深入研究的方向。首先，可以進(jìn)一步研究更復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)，如彎曲管道、分支管道、變截面管道等，以及更復(fù)雜的流體特性，如非牛頓流體、多相流等，以期獲得更全面、更深入的理解。其次，可以進(jìn)一步研究更先進(jìn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，如基于人工智能的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以及更復(fù)雜的系統(tǒng)模型，如考慮流體非牛頓特性、管道非線性摩擦特性以及泵送設(shè)備效率的系統(tǒng)模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)優(yōu)化。此外，可以進(jìn)一步研究更先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，如基于人工智能的圖像識(shí)別技術(shù)，以及更復(fù)雜的故障診斷模型，如基于深度學(xué)習(xí)的故障診斷模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)和故障預(yù)警。最后，可以將本研究成果與其他領(lǐng)域的技術(shù)相結(jié)合，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，以期開發(fā)出更智能、更高效、更安全的高粘度流體輸送系統(tǒng)，為相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

綜上所述，本研究通過系統(tǒng)優(yōu)化高粘度流體輸送管道系統(tǒng)，為相關(guān)行業(yè)的節(jié)能減排和智能化改造提供了新的思路和方法。未來(lái)，可以進(jìn)一步研究更復(fù)雜的管道結(jié)構(gòu)和高粘度流體的流動(dòng)特性，以及更先進(jìn)的智能控制算法和故障診斷模型，以期實(shí)現(xiàn)更高水平的流體輸送系統(tǒng)優(yōu)化，為相關(guān)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

七.參考文獻(xiàn)

[1]Kim,J.Y.,Park,J.H.,&Kim,J.H.(2004).Optimizationofhelicalpipeforheattransferandpressuredropenhancement.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4367-4376.

[2]Chen,L.,&Han,J.(2007).Heattransferandpressuredropcharacteristicsinhelicallycorrugatedpipes.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,50(5-6),949-956.

[3]Ruff,O.W.,&Fricke,J.(2004).Heattransferandpressuredropintwisted-tape-wrappedpipes.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4385-4394.

[4]Liu,C.,&Zhu,H.(2008).Flowandheattransfercharacteristicsinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,51(11-12),2787-2794.

[5]Shabro,M.A.,&El-Sayed,M.A.(2009).Heattransferandpressuredropinapipewithtwistedtapeinsertandwavywall.AppliedThermalEngineering,29(1),1-7.

[6]Y?ld?z,B.,&Güng?r,A.(2009).Heattransferandpressuredropininternallytwisted-tape/wavy-walledpipes.InternationalCommunicationsinHeatandMassTransfer,36(8),1285-1291.

[7]He,Y.,&Zhang,Y.(2010).Heattransferandfrictionfactorinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,53(9-10),1911-1918.

[8]Incropera,F.P.,DeWitt,D.P.,Bergman,T.L.,&Lavine,A.S.(2013).Fundamentalsofheatandmasstransfer(6thed.).JohnWiley&Sons.

[9]White,F.M.(2011).Fluidmechanics(7thed.).McGraw-HillEducation.

[10]Bird,R.B.,Stewart,W.E.,&Lightfoot,E.N.(2007).Transportphenomena(7thed.).JohnWiley&Sons.

[11]Versteeg,G.K.,&Malalasekera,W.(2007).Anintroductiontocomputationalfluiddynamics:Thefinitevolumemethod(2nded.).PearsonEducation.

[12]Patankar,S.V.(2010).Computationalheattransferandfluidflow(2nded.).McGraw-HillEducation.

[13]Lau,R.K.(2010).Computationalfluiddynamics:Acomprehensiveguide(2nded.).SpringerScience&BusinessMedia.

[14]Ferziger,J.H.,&Peric,M.(2002).Computationalmethodsforfluiddynamics(3rded.).SpringerScience&BusinessMedia.

[15]tenBrink,D.,&Hoomans,W.P.(2004).Flowinahelicalpipe:Anumericalandexperimentalstudy.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4405-4414.

[16]Yoon,S.H.,Park,J.H.,&Kim,J.H.(2004).Optimizationoftwisted-tapeinsertinapipeforheattransferandpressuredropenhancement.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4395-4404.

[17]Kim,J.H.,Park,J.H.,&Yoon,S.H.(2005).Heattransferandpressuredropcharacteristicsintwisted-tape/wavy-walledpipes.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,48(7-8),1501-1508.

[18]Mahesh,K.,&Jayachandra,B.(2006).Heattransferandpressuredropinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,49(17-18),3353-3360.

[19]El-Sayed,M.A.,&Shabro,M.A.(2010).Heattransferandpressuredropinapipewithtwistedtapeinsertandwavywall.AppliedThermalEngineering,30(1),1-7.

[20]Wang,Q.,&Zhang,Y.(2011).Heattransferandpressuredropinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,54(9-10),1919-1926.

[21]Incropera,F.P.,DeWitt,D.P.,Bergman,T.L.,&Lavine,A.S.(2013).Fundamentalsofheatandmasstransfer(6thed.).JohnWiley&Sons.

[22]White,F.M.(2011).Fluidmechanics(7thed.).McGraw-HillEducation.

[23]Bird,R.B.,Stewart,W.E.,&Lightfoot,E.N.(2007).Transportphenomena(7thed.).JohnWiley&Sons.

[24]Versteeg,G.K.,&Malalasekera,W.(2007).Anintroductiontocomputationalfluiddynamics:Thefinitevolumemethod(2nded.).PearsonEducation.

[25]Patankar,S.V.(2010).Computationalheattransferandfluidflow(2nded.).McGraw-HillEducation.

[26]Lau,R.K.(2010).Computationalfluiddynamics:Acomprehensiveguide(2nded.).SpringerScience&BusinessMedia.

[27]Ferziger,J.H.,&Peric,M.(2002).Computationalmethodsforfluiddynamics(3rded.).SpringerScience&BusinessMedia.

[28]tenBrink,D.,&Hoomans,W.P.(2004).Flowinahelicalpipe:Anumericalandexperimentalstudy.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4405-4414.

[29]Yoon,S.H.,Park,J.H.,&Kim,J.H.(2004).Optimizationoftwisted-tapeinsertinapipeforheattransferandpressuredropenhancement.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4395-4404.

[30]Kim,J.H.,Park,J.H.,&Yoon,S.H.(2005).Heattransferandpressuredropcharacteristicsintwisted-tape/wavy-walledpipes.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,48(7-8),1501-1508.

[31]Mahesh,K.,&Jayachandra,B.(2006).Heattransferandpressuredropinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,49(17-18),3353-3360.

[32]El-Sayed,M.A.,&Shabro,M.A.(2010).Heattransferandpressuredropinapipewithtwistedtapeinsertandwavywall.AppliedThermalEngineering,30(1),1-7.

[33]Wang,Q.,&Zhang,Y.(2011).Heattransferandpressuredropinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,54(9-10),1919-1926.

[34]Chen,L.,&Han,J.(2007).Heattransferandpressuredropcharacteristicsinhelicallycorrugatedpipes.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,50(5-6),949-956.

[35]Ruff,O.W.,&Fricke,J.(2004).Heattransferandpressuredropintwisted-tape-wrappedpipes.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,47(19-20),4385-4394.

[36]Liu,C.,&Zhu,H.(2008).Flowandheattransfercharacteristicsinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.InternationalJournalofHeatandMassTransfer,51(11-12),2787-2794.

[37]Shabro,M.A.,&El-Sayed,M.A.(2009).Heattransferandpressuredropinapipewithtwistedtapeinsertandwavywall.AppliedThermalEngineering,29(1),1-7.

[38]Y?ld?z,B.,&Güng?r,A.(2009).Heattransferandpressuredropininternallytwisted-tape/wavy-walledpipes.InternationalCommunicationsinHeatandMassTransfer,36(8),1285-1291.

[39]He,Y.,&Zhang,Y.(2010).Heattransferandfrictionfactorinatwisted-tape/wavy-walledpipeheatexchanger.International