Vad är ringformigt flöde?

Ringformigt flöde är en metod för vätske- och gasflöde i en rörledning där materialet med lägre molekylvikt rinner ner i mitten av röret och det tyngre molekylviktsmaterialet bildar en tunn film som flyter längs rörväggen. Det ses ofta i petroleumindustrin där flödeshastigheterna är höga och kan förekomma i både horisontella och vertikala rör. Den lättare massan eller gasen kan också vara i form av en dimma eller kolloidal suspension känd som en emulsion. Gränsytan mellan de strömmande materialen kanske inte är exakt och kan involvera gas- och vätskeblandningar.

Variationer i ringformigt flöde kategoriseras som vågigt flöde, där ojämnheter uppstår, eller fläckigt ringformigt flöde. När flödeshastigheten ökas, ökar den kolloidala suspensionen av gaskulor i kärnan och leder till att kulorna breder ut sig i strimmor och klumpar i rutigt ringformigt flöde. Flera andra typer av flödesregimer finns också, inklusive bubbel-, slug- och churnflöde i vertikala rör, såväl som stratifierade och stratifierade vågiga i horisontella rör.

Att beräkna ringformiga flödeshastigheter kan vara svårt, eftersom ekvationerna kräver ett exakt mått på rörledningens innerdiameter. Detta varierar eftersom ringformigt flöde har en no-flow-gräns inom sig som ändrar den effektiva diametern på rörets inre. Exakta värden är svåra att få fram beroende på vilken beräkningsmetod som används.

Två serier av ekvationer används vanligtvis för att bestämma ringformigt flöde. Den första är känd som Wetted Perimeter flow, där rörets effektiva diameter delas av en kvadratisk produkt av inre och yttre flödesytor. Wetted Perimeter-beräkningar är inte idealiska, eftersom de helt bygger på att inre flöde subtraheras från yttre flöde utan hänsyn till området utan flöde. Petroleum Engineering-metoden använder en mer komplex metod för att jämföra inre och yttre flöde, och det är känt att ge flödeshastighetsresultat som är cirka 40 % högre än Wetted Perimeter-metoden. Petroleum Engineering-ekvationerna tycks återspegla den faktiska uppmätta flödeshastigheten bättre än Wetted Perimeter-metoden, ändå är Wetted-metoden standarden som används inom akademisk teknik.

Friktionsfaktorer måste också beaktas i ringformigt flöde. Att använda rörets yttre yta för att uppskatta friktionen är en metod. Att skapa en genomsnittlig friktion baserat på viktad data görs också, och båda anses vara legitima tillvägagångssätt.
Det finns också olika stadier i gas-vätskeflöde i rör där övergångar sker mellan olika typer av flödesregimer. Övergångar kan inkludera skiftningar från ringformigt till rutigt ringformigt och plugg till ringformigt flöde i vertikalt rör. I horisontella rör inkluderar vanliga övergångar i flödesscheman övergången från plugg till ringform. Dessa, liksom många andra typer av flödestillstånd och övergångar, har alla unika matematiska modeller för att beräkna vad det aktuella flödet i röret faktiskt är.