VirtualFlow | 垂直管内气液环状流模拟
环状流主要特征是气体在管道中心部分流动，而液膜顺着管壁流动，形成较为连续的环状薄膜。与此同时，有相当一部分液膜被气流的剪切作用带入气芯，以液滴的形式随管中间的气芯运动。在整个流动过程中，液滴不断地飞溅沉积到液膜上，同时液膜上的液体又不断地被卷吸到气芯中。液相逐渐覆盖管道内壁形成液体薄膜，气相在管道中间高速流动，并可能夹带部分液滴。
图1 垂直管道中的气体流态随气体速度的变化（Prasser等，2003）
垂直管中常见的两相流流型为泡状流、段塞流、搅拌流、环状流。但不同于水平管道，在垂直管道内管的受力方向是90°，所以垂直管内最主要出现的流型是段塞流和环状流，基本不出现分层流。
计算域及流动条件：
管子尺寸：3cm*100cm
VG=2000L/m，对应ReG＝8.55×104
VL＝70L/m，对应ReL＝4.22×104
初始膜为h/D=0.04
两相都是湍流状
图2 环状流模拟结果
由图3可以看到，水膜的相干波浪结构可以在水流方向和横截面方向上看到，特别是右侧图现象比较明显。少数几个地方可以观察到水流流动到核心区域。二次流运动也很明显。
图4 不同时刻液膜变形（Top-View)
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首次发布时间：2023-06-23
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