Dòng chảy hình khuyên là gì?

Dòng chảy hình khuyên là một phương pháp của dòng chất lỏng và khí trong một đường ống nơi vật liệu của trọng lượng phân tử nhẹ hơn chảy xuống trung tâm của đường ống và vật liệu trọng lượng phân tử nặng hơn tạo thành một màng mỏng chảy dọc theo thành ống.Nó thường được nhìn thấy trong ngành công nghiệp dầu khí nơi tốc độ dòng chảy cao và có thể xảy ra ở cả đường ống ngang và dọc.Chất lỏng khối hoặc khí nhẹ hơn cũng có thể ở dạng sương mù hoặc huyền phù keo được gọi là nhũ tương.Giao diện giữa các vật liệu chảy có thể không chính xác và có thể liên quan đến hỗn hợp khí và chất lỏng. Biến thể trong dòng chảy hình khuyên được phân loại là dòng chảy lượn sóng, nơi xảy ra bất thường hoặc dòng chảy hình khuyên.Trong dòng chảy hình khuyên khôn ngoan, khi tốc độ dòng chảy được tăng lên, huyền phù keo của các khối khí trong lõi tăng và dẫn đến các khối lượng lan ra thành các vệt và cục.Một số loại chế độ dòng chảy khác cũng tồn tại, bao gồm bong bóng, sên và dòng chảy trong đường ống thẳng đứng, cũng như phân tầng và biến dạng trong đường ống ngang.đường kính bên trong của đường ống.Điều này thay đổi bởi vì dòng chảy hình khuyên có ranh giới không dòng chảy trong đó làm thay đổi đường kính hiệu quả của nội thất đường ống.Các giá trị chính xác rất khó đến bằng cách tùy thuộc vào phương pháp tính toán được sử dụng.

Hai chuỗi phương trình thường được sử dụng để xác định lưu lượng hình khuyên.Đầu tiên được gọi là dòng chu vi ướt, trong đó đường kính hiệu quả của đường ống được chia cho một sản phẩm vuông của các khu vực dòng chảy bên trong và bên ngoài.Các tính toán chu vi bị ướt là không lý tưởng, vì chúng hoàn toàn dựa trên dòng chảy bên trong bị trừ đi từ dòng chảy bên ngoài mà không có trợ cấp cho vùng không dòng chảy.Phương pháp kỹ thuật dầu khí sử dụng phương pháp so sánh dòng chảy bên trong và bên ngoài phức tạp hơn, và nó được biết là tạo ra kết quả tốc độ dòng chảy cao hơn khoảng 40% so với phương pháp chu vi bị ướt.Các phương trình kỹ thuật dầu khí dường như phản ánh tốc độ dòng đo thực tế tốt hơn phương pháp chu vi bị ướt, tuy nhiên phương pháp làm ướt là tiêu chuẩn được sử dụng trong kỹ thuật học thuật. Các yếu tố ma sát cũng phải được tính trong dòng chảy hình khuyên.Sử dụng bề mặt bên ngoài của đường ống để ước tính ma sát là một phương pháp.Tạo ra một ma sát trung bình dựa trên dữ liệu có trọng số cũng được thực hiện và cả hai đều được coi là cách tiếp cận hợp pháp.Ngoài ra còn có các giai đoạn khác nhau trong dòng chảy khí chất lỏng trong đường ống nơi xảy ra sự chuyển đổi giữa các loại chế độ dòng chảy khác nhau.Chuyển đổi có thể bao gồm các dịch chuyển từ hình khuyên sang một phần kín, và cắm vào dòng chảy hình khuyên trong đường ống thẳng đứng.Trong đường ống ngang, các chuyển đổi phổ biến trong các sơ đồ dòng chảy bao gồm quá trình chuyển đổi sang hình khuyên.Những điều này, cũng như nhiều loại trạng thái dòng chảy và chuyển tiếp khác, tất cả đều có các mô hình toán học độc đáo để tính toán tốc độ dòng chảy hiện tại trong đường ống thực sự là gì.