Для течений в горизонтальных и наклонных трубах, был сформулирован и обоснован принцип, заключающийся в том, что смена структур течения не во всех случаях приводит к изменению зависимостей, определяющих гидродинамические величины (истинные газосодержания, гидравлические сопротивления и др.). Эти зависимости меняются только при качественном изменении раздела между жидкостью и газом.
Поэтому все виды структур течений, возникающих в горизонтальных и наклонных трубах с восходящими и нисходящими направлениями потоков, условно разделяются на три основные зоны:
- Зона обобщенного кольцевого (пленочного) течения с кольцеобразной формой поверхности раздела фаз1.
- Зона обобщенного пробкового течения без четкой границы раздела фаз2.
- Зона расслоенного течения с гладкой или волнистой поверхностью раздела фаз.
В связи с вышеизложенным для построения математической модели физических процессов нестационарного неизотермического транспортирования газожидкостных смесей по протяженному однониточному рельефному трубопроводу большого диаметра вводится ряд упрощений и допущений:
- Рассматривается одномерная постановка задачи.
- Единственной действующей массовой силой является сила тяжести.
- Влиянием сил инерции можно пренебречь.
- Различием давления в жидкой и газовой (паровой) фазах потока можно пренебречь.
- Режимы течения двухфазного потока предполагаются турбулентными как для жидкой, так и для газовой (паровой) фаз.
- Все корреляционные коэффициенты в турбулентном потоке при отсутствии влияния сил инерции мало отличаются от единицы.
- Все возмущения в среде считаются достаточно плавными и не ударными.
- Химические реакции в транспортируемой среде отсутствуют.
- Действием капиллярных сил в случае МТ можно пренебречь.
- Возможная стратификация жидкой фазы по сечению трубы при моделировании не учитывается.
- В случае обобщенной пробковой структуры течения присутствуют интенсивные фазовые превращения.
- Различием температуры в жидкой и газовой (паровой) фазах потока при обобщенной пробковой структуре течения можно пренебречь.
- При моделировании обобщенных расслоенных течений считается, что жидкость движется в нижней части трубы, а газ (пар) - в верхней; при этом поверхность раздела фаз является практически плоской.
- Массообмен между газовой (паровой) и жидкой компонентами на границах раздела фаз в случае обобщенных расслоенной и кольцевой структур течения пренебрежимо мал (т.е. отсутствуют фазовые превращения).
- При моделировании обобщенных кольцевых течений условно считается, что газовая (паровая) фаза в поперечном сечении потока образует круг с центром, лежащим на оси трубы.
В соответствии с рекомендациями работ в первом приближении транспортируемую газожидкостную среду будем условно считать двухфазной смесью ньютоновской однокомпонентной вязкой слабосжимаемой теплопроводной жидкости и ньютоновского однокомпонентного вязкого сжимаемого теплопроводного газа (пара). К таким газожидкостным смесям, например, относятся легкие низкопарафинистые нефти со своими парами и горячая вода с сопутствующим паром.
При этом для определения энтальпии m -ой фазы будет использоваться известное соотношение термодинамики (или). В качестве термического УРС p = p (р2, Т2 )J для газовой (паровой) фазы при моделировании течений газожидкостных сред рекомендуется применять уравнение 1.