Kas yra žiedinis srautas?

Žiedinis srautas yra skysčių ir dujų srauto vamzdyne metodas, kai vamzdžio centru teka mažesnės molekulinės masės medžiaga, o sunkesnės molekulinės masės medžiaga sudaro ploną plėvelę, kuri teka išilgai vamzdžio sienelės. Tai dažnai pastebima naftos pramonėje, kur srautas yra didelis ir gali atsirasti tiek horizontaliame, tiek vertikaliame vamzdyje. Lengvesnės masės skystis arba dujos taip pat gali būti rūko arba koloidinės suspensijos, žinomos kaip emulsija, pavidalu. Sąsaja tarp tekančių medžiagų gali būti netiksli ir gali būti susijusi su dujų ir skysčių mišiniais.

Žiedinio srauto svyravimai priskiriami banguotam srautui, kai atsiranda nelygumų, arba trapiam žiediniam srautui. Esant plonam žiediniam srautui, didėjant srauto greičiui, didėja koloidinė dujų rutuliukų suspensija šerdyje, todėl rutuliukai pasiskirsto į plonus ruoželius ir gabalėlius. Taip pat yra keletas kitų srauto režimų tipų, įskaitant burbulinį, šliužo ir sraigtinį srautą vertikaliame vamzdyje, taip pat stratifikuotą ir sluoksniuotą banguotą horizontaliajame vamzdyje.

Apskaičiuoti žiedinius srautus gali būti sudėtinga, nes pagal lygtis reikia tiksliai išmatuoti dujotiekio vidinį skersmenį. Tai skiriasi, nes žiedinis srautas turi netekėjimo ribą, kuri keičia efektyvų vamzdžio vidaus skersmenį. Tikslias vertes sunku gauti, atsižvelgiant į naudojamą skaičiavimo metodą.

Žiediniam srautui nustatyti dažniausiai naudojamos dvi lygčių serijos. Pirmasis yra žinomas kaip sudrėkintas perimetro srautas, kai efektyvusis vamzdžio skersmuo yra padalintas iš vidinio ir išorinio srauto plotų kvadratinio sandaugos. Sudrėkinto perimetro skaičiavimai nėra idealūs, nes jie visiškai pagrįsti vidinio srauto atėmimu iš išorinio srauto, neatsižvelgiant į netekėjimo sritį. Naftos inžinerijos metodu naudojamas sudėtingesnis vidinio ir išorinio srauto palyginimo metodas, ir žinoma, kad gaunami srauto greičio rezultatai, kurie yra maždaug 40 % didesni nei naudojant drėgnojo perimetro metodą. Atrodo, kad naftos inžinerijos lygtys geriau atspindi tikrąjį išmatuotą srautą nei drėgnojo perimetro metodas, tačiau sudrėkintas metodas yra standartas, naudojamas akademinėje inžinerijoje.

Žiediniame sraute taip pat reikia atsižvelgti į trinties veiksnius. Vienas iš būdų yra naudoti išorinį vamzdžio paviršių trinčiai įvertinti. Taip pat sukuriama vidutinė trintis, pagrįsta svertiniais duomenimis, ir abu yra laikomi teisėtais metodais.
Taip pat yra įvairių dujų ir skysčių srauto vamzdyje etapų, kai vyksta perėjimai tarp įvairių tipų srauto režimų. Perėjimai gali apimti poslinkius iš žiedinio į ploną žiedinį ir užkimštą į žiedinį srautą vertikaliame vamzdyje. Horizontaliame vamzdyje dažni srauto schemų perėjimai apima perėjimą prie žiedo. Šios, kaip ir daugelis kitų srauto būsenų ir perėjimų tipų, turi unikalius matematinius modelius, skirtus apskaičiuoti, koks iš tikrųjų yra srovės srautas vamzdyje.