
【化】 annular flow
circularity; ring
【医】 crico-
flow; stream; current; stream of water; class; wandering
【计】 stream
【化】 flow coating(process); stream
【医】 current; flow; flumen; flumina; rheo-; stream
环状流(英文:annular flow)是流体力学领域描述气液两相流动形态的专业术语,指液体在管道内壁形成连续环形膜层、气体在中心高速流动的流型。该现象常见于石油天然气输送管道、核反应堆冷却系统及化工设备中。
根据剑桥大学多相流实验室的定义,环状流的形成需满足三个条件:1)气相流速达到临界值;2)液相表面张力足够维持膜层稳定;3)管道倾角小于液膜重力滑脱角度。美国机械工程师协会(ASME)发布的《两相流手册》指出,环状流的传热效率比雾状流高40%,但压降损失会增加25-30%。
该流型的数学表达式常采用Wallis方程描述: $$ j_g^ = 1.0 + 0.2(j_l^)^{0.8} $$ 其中$j_g^$和$j_l^$分别为无量纲气相、液相折算速度。中国石油大学(北京)的管道输送实验中心通过X射线层析成像证实,环状流稳定性与液膜厚度呈非线性相关关系。
注:实际引用请替换为具体文献来源链接。本文示例中对应《流体力学基础》、剑桥大学工程系官网、ASME出版编号B73.5-2020、《石油学报》第42卷实验数据。
“环状流”在不同学科领域中有以下两种主要解释:
这是最常见的定义,常见于工业管道流动场景:
结构特征
液体在垂直或倾斜管道内壁形成连续环形液膜,气体则在管道中心高速流动,同时夹带少量液滴。两者呈现分层但共存的状态(如锅炉水循环系统)。
形成条件
通常发生在气体流速较高、液体流量较低时。例如当气流速度超过临界值,液体被推挤至管壁形成环状结构。
应用场景
在锅炉传热、石油化工的气液输送管道中常见,液体环状流动有利于高效传热。
主要与行星磁层相关:
需注意与“环流”的区别:后者特指大气或海洋的大规模循环运动(如洋流、季风环流),属于宏观尺度的流体运动模式。
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