1、氣液兩相和多相段塞流廣泛存在于石油、化工工業(yè)中，由于其流動的間歇性和相分布的復(fù)雜性，目前對其研究仍處于探索階段。本文在內(nèi)徑50mm，長為40m的水平管和微傾斜管中對氣液兩相和油氣水三相段塞流進行了深入系統(tǒng)的研究，對完善多相流理論及實際應(yīng)用具有十分重要的意義。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： 對段塞流持液率、壓力和壓差的波動特性進行了深入研究，分析得到段塞單元平均持液率、液塞持液率、液膜持液率、壓力及壓差的變化規(guī)律。通過統(tǒng)計和非線性分析發(fā)

2、現(xiàn)：段塞流持液率的概率密度分布為雙峰分布，高持液率峰對應(yīng)于液塞區(qū)，低持液率峰對應(yīng)于液膜區(qū)；在壓力的概率密度分布中，當(dāng)壓力測試點到管道出口之間的段塞單元數(shù)目少時，壓力分布出現(xiàn)雙峰分布；當(dāng)壓力測試點到管道出口之間的段塞單元數(shù)目多時，壓力分布出現(xiàn)單峰分布；壓差信號分布呈單峰分布。這些特征為流型識別提供了可靠的段塞流標(biāo)識。 通過實驗對Kelvin-Helmholtz模型、粘性長波長模型和液塞穩(wěn)定模型進行了對比分析。采用Kelvin-He

3、lmholtz模型研究油氣水三相段塞流的轉(zhuǎn)變邊界，發(fā)現(xiàn)液相含水率的增加將導(dǎo)致臨界液速和臨界液位的增加。油氣水三相段塞流與環(huán)狀流轉(zhuǎn)變中發(fā)現(xiàn)特殊的滾動波流型，段塞流型為W/O或O/W段塞流型，滾動波流型為相界面沒有混合的三層流型，油氣水三相段塞流與滾動波流型的轉(zhuǎn)變僅發(fā)生在液相含水率為30％～70％的工況下。當(dāng)液相含水率≤20％或≥80％時，隨著氣相速度的增加，段塞流直接轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀流。在同一折算液速下，隨著液相含水率的增加，流型轉(zhuǎn)變對應(yīng)的折算

4、氣速先降低然后再升高，當(dāng)液相含水率為40％～50％時，流型轉(zhuǎn)變對應(yīng)的折算氣速出現(xiàn)最小值。 研究采集信號的特征發(fā)現(xiàn)油水兩相流的流型分為六種，分層流、混合界面分層流、O/W&W分散流、O/W分散流、W/O&O/W混合流和W/O分散流。并采用無因次量關(guān)聯(lián)的方法，得出了各流型轉(zhuǎn)變邊界關(guān)聯(lián)式，與實驗數(shù)據(jù)吻合良好。油氣水三相段塞流分為八種子流型：分層段塞流、混合界面分層段塞流、W/O&O/W段塞流、O/W&W段塞流、塞O/W膜O/W&W段塞

5、流、O/W段塞流、W/O&O段塞流和W/O段塞流，并對流型轉(zhuǎn)變進行了深入研究。在油氣水三相段塞流型中存在反相現(xiàn)象，反相點的液相含水率在30—40％之間。 對水平管和微傾斜管中氣液兩相和油氣水三相段塞流特征參數(shù)(液塞速度、液塞長度、液塞頻率、長氣泡長度和段塞單元長度)進行了系統(tǒng)的研究。液塞速度分布符合高斯分布，分析得到了液塞速度關(guān)系式及油水相分布對液塞速度的影響規(guī)律。液塞長度符合對數(shù)正態(tài)分布，隨著Fr<,m>的增大先減小后增大，在