Τι είναι η δακτυλιοειδής ροή;

Η δακτυλιοειδής ροή είναι μια μέθοδος ροής υγρού και αερίου σε έναν αγωγό όπου το υλικό ελαφρύτερου μοριακού βάρους ρέει κάτω από το κέντρο του σωλήνα και το βαρύτερο υλικό μοριακού βάρους σχηματίζει μια λεπτή μεμβράνη που ρέει κατά μήκος του τοιχώματος του σωλήνα.Συχνά παρατηρείται στη βιομηχανία πετρελαίου όπου τα ποσοστά ροής είναι υψηλά και μπορούν να εμφανιστούν τόσο στον οριζόντιο όσο και στον κατακόρυφο σωλήνα.Το ελαφρύτερο υγρό μάζας ή το αέριο μπορεί επίσης να έχει τη μορφή ομίχλης ή κολλοειδούς εναιώρησης γνωστού ως γαλάκτωμα.Η διασύνδεση μεταξύ των ρέων υλικών μπορεί να μην είναι ακριβής και μπορεί να περιλαμβάνει μείγματα αερίου και υγρών. Οι μεταβολές της δακτυλιοειδούς ροής κατηγοριοποιούνται ως κυματιστή ροή, όπου εμφανίζονται παρατυπίες ή η δακτυλιοειδής ροή.Σε δακτυλιοειδή ροή, καθώς αυξάνεται ο ρυθμός ροής, η κολλοειδή εναιώρημα των σφαιριδίων αερίου στον πυρήνα αυξάνεται και οδηγεί σε σφαιρίδια που εξαπλώνεται σε σφραγίδες και σβώλους.Υπάρχουν επίσης αρκετοί άλλοι τύποι σχημάτων ροής, συμπεριλαμβανομένης της φούσκας, της γυμνοσάλιαγκας και της ροής του χρονοτριβού σε κάθετο σωλήνα, καθώς και το στρωματοποιημένο και το στρωματοποιημένο κύμα σε οριζόντιο σωλήνα.της εσωτερικής διαμέτρου του αγωγού.Αυτό ποικίλλει επειδή η δακτυλιοειδής ροή έχει ένα όριο χωρίς ροή μέσα σε αυτό που αλλάζει την αποτελεσματική διάμετρος του εσωτερικού σωλήνα.Οι ακριβείς τιμές είναι δύσκολο να προκύψουν ανάλογα με τη μέθοδο που χρησιμοποιείται.Το πρώτο είναι γνωστό ως Wetted Perimeter Flow, όπου η αποτελεσματική διάμετρος του σωλήνα διαιρείται από ένα τετραγωνικό προϊόν εσωτερικών και εξωτερικών περιοχών ροής.Οι βυθισμένοι υπολογισμοί περιμετρικού δεν είναι ιδανικοί, καθώς βασίζονται εξ ολοκλήρου στην εσωτερική ροή που αφαιρείται από την εξωτερική ροή χωρίς αποζημίωση για την περιοχή χωρίς ροή.Η μέθοδος μηχανικής πετρελαίου χρησιμοποιεί μια πιο πολύπλοκη μέθοδο σύγκρισης της εσωτερικής και εξωτερικής ροής και είναι γνωστό ότι παράγει αποτελέσματα ροής που είναι περίπου 40% υψηλότερα από τη μέθοδο Wetted Perimeter.Οι εξισώσεις μηχανικής πετρελαίου φαίνεται να αντικατοπτρίζουν τον πραγματικό ρυθμό ροής που μετρήθηκε καλύτερα από την κατεύθυνση της μέθοδοι που έχει διαβουλεύσει, ωστόσο η μέθοδος Wetted είναι το πρότυπο που χρησιμοποιείται στην ακαδημαϊκή μηχανική.Η χρήση της εξωτερικής επιφάνειας του σωλήνα για την εκτίμηση της τριβής είναι μία μέθοδος.Η δημιουργία μέσου όρου τριβής που βασίζεται σε σταθμισμένα δεδομένα γίνεται επίσης και θεωρούνται και οι δύο νόμιμες προσεγγίσεις.

Υπάρχουν επίσης διάφορα στάδια στη ροή αερίου-υγρού σε σωλήνες όπου εμφανίζονται μεταβάσεις μεταξύ των διαφόρων τύπων σχημάτων ροής.Οι μεταβάσεις μπορούν να περιλαμβάνουν μετατοπίσεις από δακτυλιοειδές σε σφύριες και συνδέονται με δακτυλιοειδή ροή σε κατακόρυφο σωλήνα.Στον οριζόντιο σωλήνα, οι κοινές μεταβάσεις στα σχήματα ροής περιλαμβάνουν το γυμνοσάλιαγκας στην δακτυλιοειδή μετάβαση.Αυτά, καθώς και πολλοί άλλοι τύποι καταστάσεων ροής και μεταβάσεων, έχουν όλα μοναδικά μαθηματικά μοντέλα για τον υπολογισμό του τι είναι ο τρέχων ρυθμός ροής στον σωλήνα.