减阻一直都是流体力学领域的一个重要研究方向，对于油气运输来说，如何消耗更少的能量来实现高效的运输环境是很多学者研究的热点问题之一。早在19世纪，人们便观测到携带少量泥沙的河流流量要大于较为清澈的河水，船舶等行至带有藻类植物的水域其摩擦阻力明显减小，许多水生生物诸如小丑鱼、鲶鱼等表皮附着有粘液等现象。但由于当时流体力学、流变学等学科尚未成型，此类现象未能够引起足够重视。

1. Toms效应的发现

后来，人们通过大量的实验研究发现，将少量减阻添加剂加入至流体管路中能够获得60%~80%的减阻效果，这就是所谓的湍流减阻效应。它最早是Toms于1947年在观察管内流动聚合物机械降解时发现的，故又称Toms效应。1948年，在第一届国际流变学会议上Toms发表了首篇减阻现象论文，他在论文中阐述了自己的发现，即在一氯苯中加入少量聚甲基丙烯酸甲酯可使得直管中的湍流压力将显著下降。

2. 减阻剂的作用机理

减阻剂的减阻机理比较复杂，其基本思想就是最大限度地阻止湍流的迸发，即降低湍流迸发频率和强度。从20世纪50年代开始，人们就开始对减阻剂的减阻机理进行了大量研究，提出了有效滑移假说、湍流强度抑制假说、湍流脉动解耦假说、黏弹性假说等。下面我们来了解一下其中几个假说的主要内容：

2.1 瑞流强度抑制说

我们知道，流体在管道中的流动形态分为湍流和层流两种。当流体流速较高时，容易形成湍流，产生大量的漩涡，由于湍流漩涡和管壁间的动量传递及不同尺寸的漩涡之间的动量传递，造成能量消耗， 这种能量消耗即为流体阻力产生的原因。该假说认为减阻剂的加入使得湍流旋涡的产生得到明显抑制，从而使绝对湍流强度减小，尤其减小了湍流径向脉动强度，从而降低了湍流流动的摩擦因子，实现减阻。而层流不存在涡流能量耗散，故减阻剂不能在层流中起作用。

该假说可以解释湍流减阻流动方面的特性，也得到了众多试验验证，但无法解释减阻过程中湍流结构也会受到改变的现象。

2.2 有效滑移说

1967年，Virk等通过大量实验研究流体流速对减阻效果的影响，最终提出了著名的Virk渐近线(又称最大减阻渐进线或MDR)。Virk渐近线实质上是非牛顿流体层流区与非牛顿流体湍流区的分界线。该假说正是由Virk提出，主要内容为：流体中加入高聚物后，会使得粘性底层与湍流核心区之间出现一层弹性缓冲层，湍流核心区速度曲线向上移动，即流速增大，流量也相对增加。弹性缓冲层扩充至流动中心时，达到最佳减阻效果。但其无法解释减阻剂的浓度效应，即为何减阻剂浓度超过一定值后阻力会增大。

2.3 黏弹性说

减阻剂中的高聚物都是线性高分子聚合物，其溶液具有黏弹性，这些高聚物溶液与湍流漩涡相互作用，吸收部分涡流能量，使其以弹性能的形式储存在高聚物溶液中，减少涡流能量耗散。减阻剂在管道内部形成弹性底层，减少流体与管壁间的摩擦作用，起到减阻的效果。

3. Toms效应的应用价值

人们重视高聚物减阻的研究，首先是因为这一技术具有很大经济价值，并有两个显著的特点：一是投入量少；二是减阻效果非常显著。所以在国防、工业、交通和消防等领域具有广泛的应用前景，特别是长距离管道输送流体，应用这一技术将大大提高运输量，或节省输送能源的消耗。

聚合物添加剂减阻由于方便实现，在很多领域得到了广泛的应用。例如，在消防水中添加少量聚乙烯氧化物，可使消防车龙头喷出的水的扬程提高一倍以上；在医学上可以用来减少血液流动的粘性摩阻，增大血流量，以治疗冠心病；在原油的输送方面，可通过该方法减少长输送管线的中间泵站，节约能源和设备，提高流量和缩短船只的在港停泊时间。