تعیین و ارائه نقشه الگوهای جریان دو-فازی غیر- همسو در لوله های عمودی بزرگ مقیاس

در پژوهش پیش رو، جریان دو فازی غیر همسو در لوله های عمودی از جنس اکریلیک شفاف با قطرهای داخلی mm ۶۰، mm ۸۰ و mm ۱۱۰ و ارتفاع های یکسان m ۲ در شرایط آدیاباتیک بررسی شده اند. تا کنون تعداد کمی از پژوهش های صورت گرفته در حیطه جریان های غیر همسو در لوله های با قطر بزرگ مقیاس انجام شده است. هوا از پایین به بالا و آب از بالا به پایین جریان دارد. محدوده سرعت های ظاهری هوا و آب برای لوله mm ۶۰ به ترتیب m/s ۱.۷۷-۷.۱۷ و m/s ۰.۰۵-۰.۱۱، برای لوله mm ۸۰ به ترتیب m/s ۴.۰۳-۰.۹۹ و m/s ۰.۰۹-۰.۰۳ و برای لوله mm ۱۱۰ به ترتیب m/s ۲.۲۶-۰.۵۵ و m/s ۰.۰۵-۰.۰۱ است. در کار حاضر علاوه بر جریان برگشتی، از رژیم های لخته ای، متلاطم و حلقوی می توان به عنوان رژیم های اصلی مشاهده شده در لوله ها نام برد. تلاش بر این بوده است که در ترسیم نقشه الگوهای جریان، عدم قطعیت تعیین مرزها به حداقل رسیده باشد. طبق آزمایش های صورت گرفته نتایج نشان می دهد با افزایش قطر لوله ، رژیم های لخته ای و حلقوی به تدریج محدوده های کوچک تری را در بر می گیرند اما رژیم متلاطم محدوده قابل توجهی از نقشه الگوهای جریان را به خود اختصاص می دهد. همچنین در مشاهدات صورت گرفته، نمونه هایی از ناپایداری کلوین – هلمهولتز در لوله ها مشاهده شد. مقایسه نتایج تجربی و تحلیلی این ناپایداری از توافق خوبی برخوردار است. در انتها نیز صحت سنجی نقشه الگوهای به دست آمده تحت آزمایش های صورت گرفته، با نتایج تحلیلی صورت گرفت.

کلیدواژه ها:

two-phase flow ، Counter-current flow ، Flow patterns map ، Reverse flow ، Kelvin – Helmholtz instability ، جریان دو فازی ، جریان غیر همسو ، نقشه الگوی جریان ، جریان برگشتی ، ناپایداری کلوین – هلمهولتز