油 水 油水分层流(ST) 油 水 油水三层流(3L) 油 水 完全分散混合流(M) 油 水 水基环状流(WA) 油 水 弹状流(SlUG) 两层流(2L) 油基环状流(OA) 油 水 油滴分层流(ODST) 油 水 界面有混合的油水分层流(ST) 油 水 油 水
图3-9 划分较详细的水平油水两相流流型
第一节 描述多相流的主要参数及其计算公式
以最常见的气液两相流（其它多相流可类推）为例，描述多相流的各 种参数有： 一、流量 （一）质量流量 单位时间内流过管路横截面的流体质量称为质量流量。对于气液两相 混输管路有： G Gg Gl
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 1
第三章 多相流流型及判别方法
不完全环状流
弥
散
流
图3-3 埃尔乌斯细分出来的两种流型 2、水平受热蒸发管气液两相流的流型划分 水平蒸发管由于加热，在管中出现相变，其基本流型演变过程为：
泡状 弹状 块状
波状
环状
图3-4 加热水平蒸发管气液两相流的流型
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 10
第三章 多相流流型及判别方法
（二）垂直上升气液两相流的流型划分 1、垂直上升（立式）不加热气液两相流流型
（二）麦克达姆（MeAdam）计算式：
1
m

x
g

1 x
l
（三）西克奇蒂（Cieccheitti）计算式
m xg (1 x)l
（四）阿黑尼厄斯（Arrhenius）计算式
1H m lH g
L L
第二节 多相流的各种流型
多相流的流型划分通常有两类方法：一类是按照流体的外观形状来 划分；另一类则是根据相的分布特点来划分。通常说来，基于现象描述 的划分方法多用第一种，而基于流动机理的划分方法则多用第二种。
（二）体积流量 单位时间内流过管路横截面的流体体积称为体积流量。对于气液两相混 输管路有：
Q Qg Ql
二、流速 （一）气相和液相速度 气相速度： 液相速度：
wg
Qg Ag
wl
Ql Al
（二）气相和液相的折算速度 气相折算速度：
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 2
第三章 多相流流型及判别方法
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 19
第三章 多相流流型及判别方法
五、气固两相流 气固两相流的流动结构和液固两相流流型相似。
第三节 多相流流型判别方法
影响流型的因素很多，主要有以下几项： 1) 流型与各相流体流量 2) 流型与流体的物理性质 3) 流型与管径 4) 流型与倾角
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 20
雾状
纯气状
图3-6 垂直上升受热气液两相流的流型 从图中可以看出，管线在受热后仍保持了垂直管线流型的对称性这 一特点。 （三）垂直下降气液两相流的流型划分 图3-7 是气液两相流在管中垂直向下流动时的流型示意图。这种环状 流动结构和垂直上升气液两相流的环状流型相近，但流向相反。
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 12
四、含气率和含液率 （一）质量含气率和质量含液率
质量含气率：
质量含液率：
x
1 x
Gg G

Gg Gg Gl
Gl Gl G Gg Gl
（二）体积含气率和体积含液率
体积含气率 ：

Qg Q Qg Qg Ql
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第三章 多相流流型及判别方法
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 7
第三章 多相流流型及判别方法
气团流 间 歇 流 分层光滑流 分 离 流 分层波浪流
段塞流
气泡流
分 散 流
环状流
雾状流
图3-1 水平气液两相流流型两类划分方法示意图
一、气液两相流流型 （一）水平或微小倾角（＜5º ）管中气液两相流流型
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图3-11 水平管气水三相流流型
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第三章 多相流流型及判别方法
（二）倾斜管气液液三相流流型 关跃波等人对倾斜下降管油气水三相流流型进行了实验，描述了各 种流型下的测量信号特征，将下降倾斜管中的气液液三相流型分为泡状 流、分层流、弹状流和环状流四种。但没有给出具体的流型示意图。 四、液固两相流 （一）水平管液固两相流流型示意图
G lθ ψ /G g ，无因次
图3-14 贝克流型分界图
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第三章 多相流流型及判别方法
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C1~C4的方程： t1 s1 C1: y 3.81875 0.9419619 其中： t1 = -0.2416111x-0.3066479 s1= t 12 -1.88392(-0.03503182x+0.0009900329)(x+1) t2 s2 y 3 . 95 C2: 1.253512
倾角超过30°时，流型变化接近垂直管路的流型。 二、液液两相流流型 （一）水平管液液两相流流型示意图
细泡流
分层流
波状流
弹状流
混合流
图3-8 划分较粗略的水平油水两相流流型
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第三章 多相流流型及判别方法
在国内，西安交通大学的刘文红等人经过实验，提出了划分更细致 的水平管油水两相流的流型图：
体积与质量含气率：
x
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第三章 多相流流型及判别方法
对于截面含气率有：

1 1 1 w 1 Al wl g 1 s 1 A w w g g l
一、两相混合物密度 气液两相混合物密度有两种表示方法： （一）流动密度
气 油 水 油基/分离/弹状流(O-S-SL) 气 油 水 油基/弥散/弹状流(W-D-SL) 气 油 水 油基/弥散/弹状流(O-D-SL) 气 油 水 油基/分离/波状流(O-S-St.W) 水基/弥散/波状流(W-D-St.W) 油基/弥散/环状流(O-D-A) 气 油 水 油基/弥散/波状流(O-D-St.W) 气 油 水 气 油 水
其中： t3 = -0.1802189x-0.6310028
s3
C4:
= t 32 -1.68626(-0.06970762x+0.3322258)(x+0.1417911)
x 2.190299 t4 s4 0.05662227
其中： t4= 0.03879953y-0.5815664 s4= t 42 +0.1132445(-0.1796877y+0.7710848)(y-5) 2）分界直线：L1~L3的方程为： L1 : L2 : L3 :
y -0.6746608 x 4.2203391
x -1.028449 y 6.319154 y -0.2228661 x 3.361187
3）流型判别程序流程图
多相混输技术的研究及其应用 2015-7-3 24
第三章 多相流流型及判别方法
开始 输入已知数据 计算Bx,By,x,y P(x,y)在L1之下 吗？ 否 P(x,y)在C4及L3 之右吗？ 否 P(x,y)在L2之下 吗？ 否 P(x,y)在C2之下 吗？ 否 P(x,y)在C3之下 吗？ 否 雾状流 按流型计算相关参数 输出流型 结束 是 环状流 是 冲击流 是 气团流 是 气泡流 是 波状流 否 P(x,y)在C1之下 吗？ 是
wsg Qg A
液相折算速度：
Ql wsl A
（三）气液两相混合物速度 Q g Ql wm A （四）气液两相混合物的质量流速 G wG A 三、滑差和滑动比 w wg wl 滑差：
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第三章 多相流流型及判别方法
滑动比：
s wg wl
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第三章 多相流流型及判别方法
（二）垂直上升管的液液两相流流型划分
细泡状流 弹状流
块状流
雾状流
图3-10 垂直上升油水两相流流型 三、气液液三相流
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第三章 多相流流型及判别方法
（一）水平管气液液三相流流型
泡状流
弹状流
块状流
带纤维的 环状流 环状流
图3-5 垂直上升不加热气液两相流的流型
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第三章 多相流流型及判别方法
2、垂直上升（立式）受热气液两相流流型 同水平蒸发管类似，由于加热，在垂直上升管中出现相变，其基本流 型演变过程为：
.
纯液状 泡状 弹状
环状
其中： t2 = 0.9651259x-2.929975 s2= t 22 +2.507024(-0.6786298x+1.371668)(x-0.3992537) t s3 C3: y 5.0 3 0.84313
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第三章 多相流流型及判别方法
散布流 不对称散 布流 移动床流
固定床流
图3-12 水平管液固两相流流型示意图
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第三章 多相流流型及判别方法
（二）垂直上升管液固两相流流型示意图
固定床流 临界流 聚式流 对称弹状流 不对称 弹状流 平端部 弹状流 散布状 流
图3-13 垂直上升管液固两相流流型示意图