بررسی تجربی اثر شیب‏های متوالی بر روی اندازه‏ی حباب در رژیم پلاگ جریان دوفازی

بابک حبیب پور

چکیده

در تحقیق حاضر به مطالعه آزمایشگاهی جریان دوفازی گاز-مایع در کانالی با سه شیب متوالی و به شکل یک زانویی بزرگ پرداخته می‎شود. اهداف این مطالعه، تعیین نوع الگوهای جریان و نحوه‏ی توزیع آن‏ها در امتداد سیستم مورد نظر و نیز بررسی اثر شیب‏های متوالی و دبی جریان‏های گاز و مایع بر اندازه‏ی حباب‏های تیلور در رژیم پلاگ جریان دوفازی می‏باشد. بر این اساس نمودار‏های جریان برای قسمت‎های شیب‎دار و مقاطع افقی بالادست و پایین‏دست آن‏ها توسعه یافته و با یکدیگر مقایسه شده‏اند و سپس مطالعات بر روی محدوده‏‏ی الگوی جریان پلاگ متمرکز شده است. بر اساس نتایج بدست آمده ناحیه مربوط به جریان پلاگ، بدون تأثیر از تغییرات شیب کانال، برای هر سه مقطع شیب‏دار کاملاً بر هم منطبق می‏باشد. با کاهش شیب کانال در امتداد مسیر، حباب‏های تیلور به دیواره‏ فوقانی کانال نزدیکتر شده و طول آن‏ها افزایش می‏یابد. همچنین افزایش دبی جریان‏های گاز و مایع بترتیب سبب افزایش و کاهش طول حباب‏ها می‏گردد. علاوه بر موارد فوق، در این پژوهش به منظور تعیین بهتر محدوده‏ی ایمن کاری، نحوه‏ی تغییرات مشخصه‏های سرعت متوسط و فرکانس حباب‏ها نیز مطالعه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان‏دهنده‏ی روند تغییرات مشابه مشخصه‎های سرعت و طول حباب‏ها می‏باشند. مقدار فرکانس حباب‏های تیلور نیز مستقل از تغییرت شیب کانال، همواره با افزایش دبی جریان گاز کاهش می‏یابد در حالی که افزایش دبی جریان مایع در محدوده جریان 22000> resl، سبب کاهش و در جریان‏هایی با 22000<resl، سبب افزایش مقدار فرکانس حباب‏ها می‎شود. لازم بذکر است که در پیش‏بینی مشخصه‏های طول و سرعت حباب‏های تیلور، از شکل عمومی روابط موجود در پیشینه تحقیق استفاده شده و در مورد فرکانس حباب‏ها، علاوه بر ارائه رابطه‏ای بر مبنای رینولدز ظاهری فازها، از آنالیز داده‏های فشار با روش fft نیز بهره برده شده است.

اساتید راهنما و مشاور

محمدرضا انصاری