團狀流

簡介

團狀流通常只發生在豎直管或近似豎直的傾斜管內。氣相以連續形態在管中心向上運動，液相在管內交替上下運動，產生較大的擾動一。由於團狀流的複雜性，目前對於團狀流的研究相對較少，定義也還存在爭議。

團狀流的特點在於充滿管子整個橫斷面的液體段塞被氣體段塞分開。在氣體段塞中，包括有沿管子底部流動的液層。

石油工業及化學工業的許多場合均存在環形管內氣液兩相流。由於不同流型具有不同的流動及傳熱特性，因此對流型之間的轉換研究非常重要。人們對圓管內氣液流型的研究非常充分，但對環形管內流型的研究不太多，尤其對於彈狀流（Slugflow）與團狀流（Churn flow）的轉換，有關的研究報導非常有限。

Sadatomi在研究非圓管道氣液兩相流時雖給出了環形管流型轉換的一些準則，但並沒有給出流型之間的具體轉換模型，也沒有發現團狀流（Churn flow）的存在。

Caetano在研究環形管內垂直上升氣液流型時，認為Brauner的圓管內彈狀流向團狀流的轉換準則，即當彈狀流的液栓內含氣率達到0.52時，彈狀流將向團狀流轉換對環形管也適用，但他也沒有給出具體的理論模型。

Kelessidis根據Tai-tel的管道入口效應給出了垂直環形管內氣液彈狀流與團狀流的轉換模型，但他的轉換模型需要知道管道入口長度，且它與其他研究者的實驗數據存在較大偏差。

團狀流的特點在於充滿管子整個橫斷面的液體段塞被氣體段塞分開。在氣體段塞中，包括有沿管子底部流動的液層。假定：

（1）在段塞單元任一橫斷面上,總體積流量不變；

（2）氣塞區液層有一穩定的平均高度。

則可以將一個段塞單元劃分為帶液層的氣塞區（或稱液層區）與液塞區兩個區域。

氣塞區

在帶液層的氣塞區，由於重力作用，液相在管線底部流動，而氣相在管線頂部流動，氣液相之間具有明顯的分界面，每相介質具有各自獨立的物性參數。

液塞區

液塞區的液體中混有許多分散的小氣泡，它與液體一同流動，設氣液相間無滑動，則可以採用均流模型計算其壓力梯度。

為了揭示團狀流中夾帶液滴的產生機理，有研究者建立了氣液團狀流內界面波運動模型。該模型可以預測界面波沿壁而的運動規律及界而波特性波幅、波速的變化特點，理論解釋團狀流擾動性大的特點結果：

表明當氣速較小或液速較大時，界面波在運動過程中存在反轉現象，當進入環狀流時，反轉現象消失界面波波速與最大波幅均隨氣、液速度的增大而增大，而臨界波幅主要受氣速的影響。通過與實驗結果對比,證明該模型可以較好地反映界面波在團狀流條件下的運動特點。