multiphaseflöde

Multiphaseflöde är ett begrepp inom strömning som beskriver flöden där två eller flera faser av materia – vanligtvis gas och vätska, ibland fasta partiklar – rör sig samtidigt genom samma domain. Fenomenet uppträder i både naturliga och industriella sammanhang, till exempel i olje- och gasproduktion, kemiska reaktorer, kylkretsar och miljöprocesser. De olika faserna har skilda densiteter, viskositeter och interfacial spänning, vilket leder till komplexa flödesmönster och betydligt tryckfall.

För att beskriva multiphasflöden används olika modeller. Euler-Euler och två-fas-modeller behandlar faserna som kontinuerliga medier som kommunicerar genom interfacial momentum- och massöverföring. Volymbaserade modeller (VoF) och drift-flux-modellen fokuserar på hur fasfördelningen och interfacialarea utvecklas över tiden. Vid närvaro av fasta partiklar används även blandnings- och partikelbaserade metoder. Ofta krävs empiriska korrelationer för överföring av massa, momentum och energi mellan faserna samt för att fånga interfaciala fenomen som fasändringar och avgränsning.

Flödesregimerna varierar med strömningens tillstånd och geometri. Vanliga regime omfattar bubbelflöde, slug-flyt, annulart flöde och churn-turbulent flöde. Regimerna påverkar tryckfall, värme- och massöverföring samt hur snabbt gränser mellan faserna uppträder och försvinner. Val av modell beror på tillämpning och domänens krav.

Användningar återfinns inom olje- och gastransport i pipelines, kärnkrafts kylsystem där tvåfasflöden kan påverka säkerhet och effektivitet, samt kemiska processer och miljöteknik. Utmaningar inkluderar komplexa interfaciala ytor, turbulenssamband, fasändringar samt behov av kraftfulla datorresurser för detaljerad 3D-simulering.