Статья исследует, как сложная геометрия трубопроводов и теплообменных поверхностей влияет на гидродинамику и теплоперенос двухфазных газожидкостных потоков в промышленном оборудовании, решая проблему высокой неопределенности расчетов для колен, спиральных змеевиков и оребренных каналов, где традиционные корреляции дают большие погрешности. Методология сочетает верифицированное CFD-моделирование (ANSYS Fluent 2021 R2, VOF для межфазной границы, k-w SST для турбулентности; геометрии: прямая труба, отвод $R/D=1,5$, змеевик $S/D=2,0$ поперечное оребрение $h/D=0.1$; сетки 3,5-6,2 млн ячеек, $y+1$; тепловой поток q=const; среда «воздух-вода») с лабораторным экспериментом на замкнутом стенде (прозрачные секции, визуализация до 5000 кадр/с, кориолисовые расходомеры $\le0,5\%$, дифманометры до 50 кПа, 24 термопары К-типа с погрешностью $\le0,15^{\circ}C$; расчет Nu их в MATLAB). Показано, что при $Re\_mix=18000$ и $\beta=50\%$ среднее число Нуссельта растет относительно прямой трубы на 65,7% для отвода, 105.1% для змеевика и 126,6% для оребрения, причем чувствительность и к росту газосодержания в сложных геометриях выше, чем в прямой трубе, что указывает на синергетическое усиление турбулизации. Одновременно коэффициент гидросопротивления возрастает кратно: в 3,9 раза (отвод), 4,78 раза (змеевик) и 5,89 раза (оребрение) при $\beta=50\%$, что требует технико-экономического компромисса между компактностью и энергозатратами на прокачку. Для змеевика при $\beta=50\%$ рост Re_mix от 8000 до 40000 увеличивает Nu в 3,23 раза, тогда как умеренно снижается, отражая рост доминирования инерции над вязкостью и сдерживая прирост насосной мощности на высоких нагрузках. Локальный анализ оребрения выявляет экстремальную неравномерность теплоотдачи: пиковые значения на верхней грани ребра ( 2.3×Nu_avg) и провал в рециркуляционной зоне сразу за ребром $(\approx0.42\times Nu\_$ Nu_avg), задающие критические области прочности и риска отложений. Сделан вывод, что оптимальная геометрия должна подбираться многокритериально (Nu- -РЕС): при $\beta=40-60\%$ и $Re>20000$ спиральные змеевики обеспечивают наилучший баланс прироста теплоотдачи и потерь, тогда как оребрение оправдано при жестких требованиях к компактности; перспективы связаны с учетом фазовых переходов и нестационарных явлений для повышения надежности и эффективности.
The article examines how complex geometries of pipelines and heat-transfer surfaces affect the hydrodynamics and heat transfer of two-phase gas-liquid flows in industrial equipment, addressing the high uncertainty of calculations for elbows, helical coils, and finned channels where traditional correlations yield large errors. The methodology combines validated CFD modeling (ANSYS Fluent 2021 R2, VOF for the interfacial boundary, k-w SST for turbulence; geometries: straight pipe, elbow $R/D=1.5$, coil $S/D=2.0$, transverse finning $h/D=0.1$; meshes of 3,5-6,2 million cells, $y+n$; heat flux q const; air-water medium) with a laboratory experiment on a closed loop rig (transparent sections, visualization up to 5000 fps, Coriolis flowmeters $\le0.5\%$, differential pressure transducers up to 50 kPa, 24 K-type thermocouples with $\le0,15^{\circ}C$ error; Nu and computed in MATLAB). It is shown that at $Re\_mix=18000$ and $\beta=50\%$ the mean Nusselt number increases relative to a straight pipe by 65,7% for the elbow, 105, 1% for the coil, and 126,6% for finning, with Nu sensitivity to rising gas content in complex geometries exceeding that in a straight pipe, indicating synergistic enhancement of turbulence. Simultaneously, the friction factor increases by multiples: 3,9x (elbow), 4,78x (coil), and 5,89x (finning) at $\beta=50\%$, necessitating a techno-economic trade-off between compactness and pumping power. For the coil at $\beta=50\%$ increasing Re_mix from 8000 to 40000 raises Nu by 3,23x, while decreases moderately, reflecting growing inertia dominance over viscosity and tempering the rise in pump power at high loads. Local analysis of finning reveals extreme nonuniformity of heat transfer: peak values on the fin's upper face $(\approx2,3\times Nu\_avg)$ and a trough in the recirculation zone immediately behind the fin $(\approx0,42\times Nu\_avg)$, defining critical regions for strength and fouling risk. It is concluded that optimal geometry must be selected multicritically (Nu-λ-PEC): at $\beta=40-60\%$ and $Re>20000$ helical coils provide the best balance between heat-transfer gain and losses, whereas finning is justified under stringent compactness requirements; future work should incorporate phase change and unsteady phenomena to improve reliability and efficiency.