用管道运送水和石油等流体时产生的旋涡会造成阻力，增加运输能耗。表面摩阻在运输过程总阻力中占有很大的比例，例如常规的运输机和水上船只,其表面摩阻约占总阻力的50%；对于水下运动的物体，例如潜艇, 这个比例可达到70%。而在长距离的管道输送中,泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦阻力。节约能源消耗是人类一直追求的目标，人们在长期的工程实践和科学研究过程中发展了多种在各种运输过程中尽量减少表面摩擦阻力的方法和技术。

Toms效应

湍流减阻效应是指在高速的管道湍流中，加入少许高分子物质如聚氧化乙烯，聚丙烯酰胺等，则管道阻力将大为减小的现象，1948年Toms在第一届国际流变学会议上发表了第一篇有关减阻的论文，文章指出，以少量的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶于氯苯中，摩阻可降低约50%，因此，高聚物减阻又称为Toms效应。由于Toms效应可降低流体机械和流体输送过程的能量消耗，因而已成为近代流体力学的一个热门研究课题。

20世纪60年代末，美国Conoco公司研制成CDR-101型减阻剂，1972年取得专利，1977～1979年间首次商业化应用于横贯阿拉斯加的原油管道的越站输送及提高输量方面，并取得巨大成功。1981年又研制成功CDR-102型减阻剂，比CDR-101型的性能成数倍地提高。20世纪80年代初，开展了成品油管道的减阻试验，用于汽油、煤油、柴油和NGL、LPG的减阻，到1984年正式在成品油管道上应用。70年代中期，美国Shellco公司和加拿大Shell Inc公司提出申请减阻剂专利。1983年，美国Atlantic Richfield co公司研制出Arcoflo减阻剂产品，加入5ppm即可达到20%的减阻效果。

表面槽道减阻效应

在运输工具表面的大部分区域，流动都处于湍流状态，所以研究湍流边界层阻引起了广泛的重视, 并被列为21世纪的航空关键技术之一。有关研究可追溯到本世纪30年代，但直到60年代中期,研究工作主要是减小表面粗糙度，隐含的假设是光滑表面的阻力最小。N ASA兰利研究中心的工作是这一时期的代表,他们发现顺流向的微小沟槽表面能有效地降低壁面摩阻,突破了表面越光滑阻力越小的传统思维方式。快速游动的鲨鱼, 其皮肤表面沿流动方向有序地排列着沟槽状结构,这种结构能在湍流流动中减小表面摩擦阻力。通过复制和改善鲨鱼皮肤表面沟槽状结构, 使得摩擦阻力最大减小了近10%。

变速减阻技术及其机理

日本东京工业大学研究小组人员日前（2011年3月15日宣布），他们通过定期调整泵的转动次数，改变液体流动速度，防止了紊流，从而使管道运输消耗的电量节省近60%。在管道运输中，如果提高泵的转动频率，使流体高速流动，管道内就会发生紊流，摩擦阻力也随之增大，从而导致电力的浪费。研究小组人员从人体血流配合脉搏，高效通畅流动中获得灵感，设计出通过改变液体流速来减少电量消耗的输送方法。他们推导出使泵的转动次数定期发生变化来防止紊流的公式，然后利用一根长约8米、直径2厘米的管道，以水流为对象进行实验。结果发现，如果每10秒改变1次水泵的转动次数，那么在一定时间内，流过同等水量的条件下，水泵消耗的电量可减少近60%。由于这种方法只是改变水泵的控制模式，因此无需大规模的设备投资。研究人员说，这种方法还能用于石油等流体的管道输送。（注：这个研究我是根据科学网新闻报道写的，一直在找这个研究发表的期刊，暂时没找到。）

波振动减阻技术及其机理

一个由德国和美国研究人员组成的国际科研小组最新开发一种能够消除旋涡的管道流体运输法，可大大降低运输能耗。德国马克斯·普朗克研究所研究人员报告说，他们和美国哈佛大学研究人员共同研究发现，以适当频率在水流中人工制造旋涡，能够使其与水流中自然产生的旋涡相抵消，形成液面平静的水流。研究人员用一根长１２米、直径３厘米的玻璃管进行了实验。他们在管道中设定一个“控制点”，在水流本身的旋涡“列队”中加入以一定频率人工制造出的旋涡。结果发现，相邻的旋涡互相抵消，水流恢复平静。研究人员说，采用这种方法可以使管道中的流体平静流动，避免旋涡造成阻力，从而实现降低运输能耗的目的。

参考文献

[1] Björn Hof,Alberto de Lozar and Marc Avila et al. Eliminating Turbulence in Spatially IntermittentFlows. Science 19 March 2010: Vol. 327 no. 5972 pp. 1491-1494 DOI:10.1126/science.1186091.