Граница между гладким слоистым (SS) и волновым слоистым (SW) режимом течения

Продолжим изучать статью «A model for predicting flow regime transitions in horizontal and near horizontal gas-liquid flow» (1976).

Переход от гладкого течения к волновому происходит когда скорость газа с одной стороны достаточна для формирования волн, но с другой стороны не достаточна для быстрого роста волны, приводящей к прерывистому или кольцевому режиму течения.

Явление образование волн достаточно сложное и не до конца изучено. Общепринято понимать, что волны возникают когда давление и касательные силы преодолевают вязкостные силы. Однако существуют серьезные разногласия в понимании механизма передачи энергии.

В этой работе используется идеи Jeffreys (1925), который предложил следующий критерий,

$(u_G -c)^2 c > \frac{4 \, \nu_L \, g (\rho_L - \rho_G)}{s \cdot \rho_G}$

s это коэффициент укрытия.

В оригинальной работе Jeffreys принято значение 0.3. Однако, опираясь на экспериментальные исследования Benjamin (1959) получены более низкие значения коэффициента в пределах от 0.01 до 0.03. В этой работе используется значение $s = 0.01$

с это скорость распространения волн.

Для большинства условий формирования волн можно ожидать, что $u_G \gg c$ . Теория посвященная изучению волн предполагает, что отношение скорости распространения волны к средней скорости жидкости $c/u_L$ уменьшается с ростом числа Рейнольдса. Для турбулентного течения жидкости это отношение составляет от 1 до 1.5.