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基于流型划分的模型摘要：多相流动是自然界、人类日常生活和工程技术中最常见的现象，它比单相流具有更广泛的的普遍性和实用性，但其物理特性及数学描述却要复杂得多。因此研究多相流技术也就建立了各种模型。均相流模型、分相流模型、漂移通量模型、基于流型的模型和组合模型，这些都是常见的多相流模型。本文重在介绍基于流型的模型，包括贝克(Baker)计算模型和贝格斯比尔(BeggsBrill)计算模型。关键词 Baker计算模型 BeggsBrill计算模型1 引言基于流型划分的模型是对于各类多相流中的各种流型，由实验结果建立一系列的经验、半经验公式，并绘制出流型图，供工程应用。常见的模型有贝克(Baker)计算模型和贝格斯比尔(BeggsBrill)计算模型，后文将具体介绍这两种模型。2 常见的计算模型 在多相流工艺计算中，最重要的就是计算压降和持液率两个工艺参数。下面是常见计算模型计算重要工艺参数的方法。2.1 贝克(Baker)计算模型 贝克计算模型主要用于计算水平或微小倾角气液两相管路的压降。在进行压降计算前，先要用贝克（Baker）流型图进行流型的判别。不同的流型有不同的计算公式。2.1.1 贝克（Baker）流型图判别流型1958年，贝克提出一幅通用于各种介质的水平管流型分界图。该图在提出后相当长的一段时间内获得了广泛应用。贝克法(7种流型)将流型分为:气泡流、气团流、分层流、波浪流、冲击流、环状流和弥散流。其流型划分图如图2-1所示。图的纵坐标以/表示，横坐标以/表示。这两组变量分别正比于气相质量速度和液、气相质量速度之比值。参数和分别定义为:（2.1）（2.2）式中： g管路条件下气体对空气的相对密度；l管路条件下液体对水的相对密度；w水的表面张力，w =7310-3 N/m； 1液面的表面张力，N/m； w水的粘度，取l mPas；1液相粘度，mPas为了便于在计算机上使用，可用圆锥曲线和直线对各流型分界线进行回归，得到各流型的分界线： 1）分界曲线C1C4的方程：C1： （2.3）其中： t1 = -0.2416111x-0.3066479 S1= t 12 -1.88392(-0.03503182x+0.0009900329)(x+1)C2：（2.4）其中： t2 = 0.9651259x-2.929975 S2= t 22 +2.507024(-0.6786298x+1.371668)(x-0.3992537)C3：（2.5）其中： t3 = -0.1802189x-0.6310028 S3= t 32 -1.68626(-0.06970762x+0.3322258)(x+0.1417911) C4：（2.6）其中： t4 = 0.03879953y-0.5815664 S4= t 42 +0.1132445(-0.1796877y+0.7710848)(y-5) 2）分界直线：L1L3的方程为：L1：（2.7）L2：（2.8）L3：（2.9）3）流型判别程序流程图 （见图2-2）开始输入已知数据计算Bx,By,x,yP(x,y)在L1之下吗？P(x,y)在C1之下吗？波状流层状流P(x,y)在C4及L3之右吗？P(x,y)在L2之下吗？P(x,y)在C2之下吗？P(x,y)在C3之下吗？气泡流气团流冲击流环状流按流型计算相关参数输出流型结 束雾状流是是是是是否否否否否否是图2-2贝克流型判别程序流程图4）确定流型的参数计算公式 （2.10） （2.11） （2.11） （2.12）2.2.2 计算压降计算压降的通用公式：（2.13）式中：管道内只有气相单独流动时的压降梯度； 管道内只有气相单独流动时的压降； 气相压降折算系数；L 管道长度。式（2.13）的求解关键在于求气相压降折算系数，对于不同的流型，它们的取值各不相同：气泡流： （2.14）气团流： (2.15)分层流： (2.16)冲击流：(2.17) 环状流：(2.18) (注:当d0.25m时，取d=0.25m)式中：PL管道内只有气相单独流动时的压降，Pa； A 流通面积，m2； d 管道内径，m；GL 液相质量流量，kg/s；Gg 气相质量流量，kg/s；g 管道中气相的动力粘度，mPas；L 管道中液相的动力粘度，mPas； wsg 气相折算速度，m/s。另外，波浪流压降计算采用汉廷顿（Huntington）公式 ：（2.19）（2.20）2.2 贝格斯比尔(BeggsBrill)计算模型贝格斯比尔模型可用于倾斜管路的压降和持液率计算。该模型主要用于倾斜两相流管路，但也可用于水平管。贝格斯比尔将多相流分为四种流型：分离型，过渡型，间歇型和分散型。2.2.1 持液率计算按管路所处流型，可首先确定出管路的持液率。分离流、间歇流和分散流的水平管持液率从按下式计算：（2.21）（2.22）式中：Fr为弗劳德准数，系数a、b、c的值见表2-1。表2-1系数a、b、c的值流型abc分离型0.980.48460.0868间歇型0.8450.53510.0173分散型1.0650.58240.0609倾斜管流型判别方法准则如表2-2：表2-2气液两相倾斜管路流型判别准则流型判别准则L的计算式RLFr分离型0.01L1L1=316RL0.3020.01L2过渡型0.01L2且L3L2=9.25210-4 RL-2.4684间歇型0.01且0.4L3且L1L3=0.1 RL-1.45160.4L3且L4分散型0.4L1L4=0.5 RL-6.7380.4L4过渡流的水平管持液率HL(0)按下式计算：（2.23）式中：（2.24）（2.25）其中：从HL(0)S，HL(0)L分别为分离流和间歇流的水平管持液率。倾斜管线的持液率从HL()为：（2.26）式中：（2.27） （2.28） （2.29） （2.30） Nlwf 液相折算速度准数； wsl 液相折算速度，m/s； 液相表面张力，N/m。对于90的垂直管线 ，=1+0.3C。d，e，f，g为与流态有关的系数，其值见表2-3。(为管道倾角)表2-3 系数d，e，f，g的值流态defg上坡分离流0.011-3.7683.539-1.614上坡间歇流2.960.305-0.44730.0978上坡分散流C=0 =1下坡各流态4.70-0.36920.1244-0.50562.2.2 压降计算当考虑管路起伏影响时的压降梯度计算公式为：（2.31）式中：Pdl管段内流动介质的平均绝对压力，Pa； HL截面含液率，无因次； 两相混输水力摩阻系数，无因次； l液相密度，kg/m3；g气相密度，kg/m3； w 气液混合物速度m/s； wsg气相折算速度，m/s； d 管内径，m； 管段倾角，弧度； g 重力加速度，m/s2。当截面含液率等于1或0时，即为单相液体或单相气体的压降梯度计算公式。上式即可用于倾斜管线的计算又可用于水平管路的计算。3 结语基于流型划分的常见模型有：贝克(Bake