مطالعه آزمایشگاهی و مدلسازی انحنای سطح مایع در جریان دو فازی گاز-مایع با میزان مایع اندک بین رژیم جریان لایه ای و حلقوی

یکی از مهمترین چالش ها در زمینه مطالعات جریان های دوفازی گاز- مایع پیش بینی صحیح افت فشار و مقدار ماندگی مایع در خطوط لوله می باشد. با توجه به اینکه در تمامی مدلهای پدیده شناختی سطح تماس گاز- مایع یکی از موثرترین پارامترها در پیش بینی مقدار افت فشار و ماندگی مایع می باشد، مهمترین هدف در تحقیق پیشرو مدلسازی سطح تماس مایع-گاز بین رژیم جریان لایه ای و حلقوی به طور پیوسته در جهت پیش بینی شکل سطح تماس و محاسبه مقدار ماندگی مایع می باشد. برای دست یابی به این هدف، ابتدا به مطالعه آزمایشگاهی رفتار سطح تماس گاز- مایع در شرایط عملیاتی متفاوت پرداخته شده است. سپس علت تشکیل انحنا در سطح مایع در محدوده رژیم های جریان لایه ای و حلقوی مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق دو فرضیه در ارتباط با مشاهده چنین رفتاری از مایع مطرح و بررسی شد. وجود تنش بین لایه های مایع که به دلیل توزیع نامتقارن سرعت وجود می آید به همراه رد وبدل شدن دبی مشخصی از مایع بین لایه های آن به عنوان فرضیه های اصلی مطرح و مورد بررسی قرار گرفتند. سپس فضای مایع به تعدادی مشخص حجم کنترلی تقسیم و معادله بقای مومنتوم برای هر حجم کنترلی برقرار گردیده است. با حل همزمان معادلات حاصل شده توزیع سرعت و در نهایت شکل سطح تماس و مقدار ماندگی مایع قابل محاسبه خواهد بود. نتایج حاصل از مدلسازی با داده های آزمایشگاهی برای لوله هایی به قطر 25، 50 و78 میلیمتر مقایسه و همپوشانی مناسبی بین داده های آزمایشگاهی و نتایج مدلسازی حاصل شده است. قابل ذکر است که علاوه بر نتایج آزمایشگاهی دستگاه جریان دوفازی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است، از داده های موجود در منابع نیز استفاده شده است.