第二章(第二次课) 两相流动流型图

图,分别采用在试验段的压力与温度下计算的 液体与气体的表观速度Jl与Jv作为纵、横坐标。
垂直与水平两相流动流型转换边界的 准则方程 (流型识别)

采用流型图固然可以反映各种流型之间的转换，图 上的区域可以分别表示相应的流型，图上坐标取相 表观速度或包括这些速度的通用参数，然而，一些 次要变量也会影响流型，仅用二维图形不可能将它 们的影响完全表示出来。流型转换边界准则的方法 就是对每一种流型转换单独进行试验，并推导出适 用于表示该特定转换的准则。相对于流型图，转换 准则在程序计算的判别流型模块中，使用起来较方 便。不过，这一方法到现在还处于研究阶段。
1 4
X
2 1 2

X
X
2 1 2

水平流流型转换边界的准则
Taitel与Dukler对Mandhane流型图进行了理
论分析，对水平两相流动用不同坐标系统来 建立描述流型转换边界的准则。
Байду номын сангаас
1.分层流或波状流与间歇状流之间的转换
在层状流或波状流与间歇状流（弹状流与塞
状流的总称）之间的转换用F与X关系：
第二课 两相流流型图
尚智 上海交通大学 核工系
事实上，两相流动呈现某一特定的流型不仅
受当地流动参数而且受上游工况的影响。尽 管目前对从一种流型到另一种流型的转变了 解不够，但工程与研究上的需要仍需要有一 些简单的方法，以便知道在一组给定的局部 流动参数下可能发生的流型，即所谓流型预 测问题。一般地说，流型预测主要有基于实 验的流型图判别与流型转换边界的准则判别 两种方法。
系：
vJ Jl K l v g l cos
2 v 1 2
4.泡状流与间歇状流之间的转换
在泡状流与间歇状流之间的流型转换用T与X
关系：
dp dz l T l v g cos
1 2
与 1 。实验条件为约0.17MPa的压力， 25.4mm的流道直径工作流体为空气与各种液 体的混合物。 其中 Froude数Fr定义为 Fr J J gD 为考虑液体物性修正的系数，定义为
2 v l
l l w w

3
1 4
1：泡状流；2：弹状流；3：降落膜流；4：泡状降落 膜流；5：搅拌流；6：弥散环状流
Oshinowo-Charles流型图中所示的6种流型
为气液同向向下流动的流型
Oshinowo-Charles流型图 的对应流型
1：泡状流；2：弹状流；3：降落膜流；4：

垂直流的流型图
1.
Hewitt-Roberts流型
图 它是基于管径31.2mm、 压力0.14~0.59MPa的 空气-水混合物实验， 以每一相的表观动量 流通量与为流型图的 横、纵坐标。
2. Oshinowo-Charles流型图
Oshinowo-Charles流型图中，坐标为
Fr

流型图

实际中从一种流型转变向另一流型的演变并非突变， 而有一个过渡过程。相应地，当采用象压力、流量、 含气率等流动参数等宏观特性表征流型时，不同流 型之间的边界是一个过渡带而不是明确的分界线。 工程上为了使用方便就采用流型图的方式来不同参 数导致流型做一个图示分类和区分。
流型图是二维的图形，它表示了各种流型存在的参 数范围。
垂直流流型转换边界的准则
1.泡状流与弹状流的转换
假定空泡份额达到一定数值时出现流型转变，
一般当=0.3时，气泡间的随机碰撞与聚合概 率增大，形成弹状流。
在一定截面含气率下流型转换边界曲线的方
程为
Jl Jv
2 . 34 1 . 07
g l
v
1
4
1
J v l2
2.弹状流与搅拌流的转换
J
Taitel与Dukler认为，当
>50，>0.86时 发生搅拌流过渡。转换曲线是一个复杂的方 程，其中包括液相Re数（ J D ）
gD
l l
3.环状流与弹状流或搅拌流的转换
相应的流型转换方程为
Jvv
1 2
g l
v
1 20 X 3 . 09 1 20 X
Taitel与Dukler的理论分析得到的流型转换与Mandhane流型图 （空气-水，25mm管子，0.1MPa压力，20C温度）的比较
本次课结束！
2
1
2 3 w l w w l
、的值与饱和压力有关
,关系图为
2. Mandhane流型图
Mandhane根据5935个试验数据得出的流型
泡状降落膜流；5：搅拌流；6：弥散环状流
水平流的流型图


1. Baker流型图 在水平流流型判别中，Baker流型图是一般公认广泛应用的。
该流型图坐标参量为G v
- G l ，这里的 与为物性修正系数，分别为 :
1
v l a w
v F l v
1 2
Jv
Dg
cos
1 2
1 2
dp dz l X dp dz v
2.泡状流或间歇状流与环状流之间的转换
在泡状流或间歇状流之间的流型转换取X为常
数。
3.分层流与波状流之间的转换
在分层流与波状流之间的流型转换用K与X关