波狀流

波狀流：在分層流中，氣相速度繼續增大，由於界面處兩相之間的摩擦力（氣，液相存在著速度差）影響，會在界面上掀起擾動的波浪，分界面因為受到沿流動方向運動的波浪而變得波動不止，從而形成波狀流型。

基本介紹

• 中文名：波狀流
• 外文名：wave flow
• 模型：水平管道流動的模型

背景知識

氣液兩相流的流型劃分方法主要有兩類：（1）按照流體的外觀形狀進行劃分；（2）根據相的分布特點進行劃分。根據第一類劃分方法，水平管道氣液兩相流流型有：分層流、波狀流、氣團流、段塞流、分散氣泡流、環狀流；垂直管道氣液兩相流流型有：泡狀流、彈狀流、塊狀流、環狀流、細束環狀流、霧狀流。目前，對於傾斜管道氣液兩相流流型的研究很少，可以認為傾斜管道氣液兩相流流型與水平和垂直氣液兩相流流型具有類似的基本結構。根據第二類劃分方法，可將流型分為分散流、間歇流、分離流。將第一與第二類劃分相對應，分散氣泡流、霧狀流屬於分散流；氣團流、段塞流屬於間歇流；分層流、波狀流、環狀流屬於分離流。一般來說，基於現象描述的氣液兩相流流型多採用第一類劃分方法；基於流動機理分析的氣液兩相流多採用第二類劃分方法。

具體解釋

水平管道流動的模型

在水平流動情況下，由於重力影響導致較顯著的和分布不均勻性，其流型組合要比垂直流動時略為複雜。當含氣率從低到高，流速由小到大時，目前較為公認的流型依次為：泡狀流、塞狀流、分層流、波狀流、彈狀流以及環狀流。

波狀流：在分層流中，氣相速度繼續增大，由於界面處兩相之間的摩擦力（氣，液相存在著速度差）影響，會在界面上掀起擾動的波浪，分界面因為受到沿流動方向運動的波浪而變得波動不止，從而形成波狀流型。

水平管道內加熱流動的流型

水平受熱流道在承受低熱負荷均勻加熱時的典型流型變遷。其流型變化過程與垂直受熱流動流型大致相同。由於受重力作用，導致氣相分布的不對稱，出現了層狀流動。相分布的不對稱與流體受熱還導致波狀層狀流區，流道頂部會發生間斷性再濕潤與乾涸。在環狀流區，頂部會出現逐漸擴大的乾涸區。

波形判斷

到目前為止，在工程上確定流型主要是依靠流型圖（FlowRegimeMap）。流型圖是用於流型識別及流型轉換判斷的重要工具之一，如圖1所示。其是通過流型實驗或通過流型計算所取得的流型及其轉變與各種參數的坐標關係。流型圖上的區域可以分別表示相應的流型，圖中的分界線，是兩種流型的轉變區。把這些分界線用流型圖中的坐標參數擬合，則得到描述分界線的函式式，也稱為流型判別式。根據流型圖和流型轉換判據雖然可以確定氣液兩相流流型，但就流型圖而言，目前存在下列問題：

（1）流型圖中所體現出的決定流型的因素主要為氣、液相的流速等幾個主要參數，其他影響流型形成的因素未得到體現．降低根據流型圖確定流型的可靠性。

（2）流型圖中流型轉換表現為一些過渡區域，流型是不確定的。

（3）大部分流型圖所依據的實驗數據來自水一空氣流動，流型圖適用範圍是有限制的。

（4）目前對於流型形成機制的研究還處於經驗階段，對流型形成機理的探討還不夠。

流型的線上識別套用流型圖或流型轉換判據只能大致預測流型及其轉換，但是不能準確獲取流動狀態的實時信息。而工程實際套用時，往往需要實時了解流型對系統運行狀況的影響。此時，套用儀器設備直接識別管道內氣液兩相流的流型就自然而然成為人們的選擇。根據工作原理，流型實時識別方法可以分為兩類。一類是根據氣液兩相流流動圖像的形式直接確定流型，如目測法、高速攝影法、過程層析成像法等；另一類是間接方法，即通過對反映氣液兩相流流動特性的波動信號進行處理分析，提取出流型特徵，進而識別流型。這種方法建立在隨機信號處理技術的基礎上，不僅具有設備簡單、價格低廉的優點，還極有希望發展成為流型識別的客觀方法，因此受到眾多研究者的關注，現已成為流型識別技術中的研究熱點。

相關波形了解

泡狀流：低含氣率和低速的水平兩相流動常常會呈現泡狀流型。在泡狀流動中，氣相以離散的氣泡分布於連續的液相之中，由於重力的作用，氣泡趨於靠近流道的上部流動。隨著流速增大，氣泡呈泡沫狀均勻彌散於整個流道。

塞狀流：如果含氣率較高而流速又較低時，很多小氣泡就聚集成大氣泡，如栓塞狀，分布在連續的液相中。此時，大氣泡也是趨向向於沿管道上半部流動，大氣泡之間也還存在有一些小氣泡。

分層流：如果含氣率進一步增加而流速仍比較低時，氣泡將增大而連成一片，形成分層流。此時氣相與液相均為連續相，氣相在上部，液相在下部。兩相間被一層光滑的界面隔開。

彈狀流：當氣相流速增大到大于波速時，在氣液分界面處的波浪被激起而與流道上部壁面接觸，並呈現以高速沿流道向前推進的彈塊狀而形成類似衝擊波的輕型，這就形成彈狀流型。它與塞狀流的差別在於氣彈上部沒有水膜，只是在氣彈前後被湧起的波浪使上部管壁周期性的受到濕潤。