圆管中层状气 - 水流的不稳定性

本研究致力于水平圆管中两相层状气 - 水流的稳定性问题。为此，我们进行了线性稳定性分析，该分析考虑了所有可能的三维无穷小扰动，并计及气 - 水界面的变形。主要结果以稳定性图谱的形式呈现，与现有实验数据吻合良好。中性稳定性曲线附有临界扰动的相应波数和波速，以及其速度分量的空间模式。据此，揭示了临界扰动的几种模态。研究发现，在部分稳定性边界上，长波是临界扰动，且由于侧向限制效应，它们受到表面张力的影响。探究管径对稳定性边界和临界扰动的影响表明，对于较小的持水率（即薄水膜），当管径大于约 0.1 米时，按气体弗劳德数对临界气体速度进行缩放是有效的，此时侧向限制引起的表面张力效应可忽略不计。通过比较在圆管、方形风管和双平板几何结构中 obtained 的结果，我们表明在某些情况下，可以采用简化的双平行板几何结构来合理地模拟真实几何结构。