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-多相的世界-
气液流多出现在各种工业过程中，特别是在石油工业中，混合气体与液体（例如轻质及重质油，水合物，冷凝物）一起生产并运输。管内气液两相的流量、物性，以及管道的尺寸、布置方式等不同，使得气液两相流中存在着不同的流型。当气相速度较高而液相速度较低时，常常出现环状流。气相速度增大到一定值，液体会被挤向周围的管壁面，而形成环绕管周的一层液膜沿管壁流动，而气相在管子中心流动，称为气芯。液膜中部分液体在气相作用下以液滴形式离开液膜进入气相，即发生液滴夹带。液滴的产生与气液两相界面波的运动有着密切的联系。目前,国内外学者对环状流内夹带液滴产生机理开展了广泛研究,普遍认为环状流内夹带液滴产生方式主要为界面波气流剪切夹带。在环形界面管流中，壁面液体层可能会受到在气芯中液滴分离和分散的影响，并且在水平流动情况下，由于重力影响导致较显著的相分布不均匀，流道下部的液膜较上部会厚，流型组合也会比垂直流动时复杂。以下主要采用TransAT软件大涡界面模拟（LEIS）方法模拟环状流气液两相环状流中液滴夹带及分离过程。TransAT
大涡界面模拟（LEIS）
多相流中两种或更多种不混溶的流体被空间和时间上演化的尖锐界面隔开当界面一侧的流体是在界面上施加切应力（切向应力）的气体时，后者称为自由表面。ITM适用于求解此类问题。当这些流动问题是湍流时，所需的计算方法将变得极具挑战性。最好的方法是将ITM与尺度解析湍流仿真技术相结合，可以捕获主要的湍流和界面尺度。这些方法的组合称为大涡界面模拟。
首先，在气液两相流管道中，重现气液两相环状流中液滴的夹带和分离。计算域及流动条件：
管道长度为5m，直径为0.5m，该管道为低水深，即hL/D=0.14。流体注入速度为0.2m/s，空气注入速度为20m/s，湍流状态雷诺数ReG=1.6×。
分隔板放置在气液两相入口的初始段的16cm范围内，从而有助于流量的发展以及避免由于两相入口条件引起的问题。采用TransAT软件浸入界面技术（ImmersedSurfaceTechnology,IST）进行网格划分，计算区域划分为万个网格单元，在所有方向上都有1cm的规则网格（沿管道长度方向网格数为，管道横截面网格数为58x54），如图1。图1管道网格划分
TransAT软件计算模拟得到的界面边界层空间演化结果如图2所示，可以看到剪切界面上气液两相存在显著的速度差异。
(a)涡度
(b)速度
(c)涡粘性的等高线
图2界面边界层的空间演化
从图2可以清楚地看到界面上边界层的演变，可以认为本模拟采用的参数取值已经使流动获得充分发展。计算结果说明TransAT软件能较好地预测由剪切力引起的气液界面发生了碎裂。图3三维涡量等势线
图3用正负涡量的等值线描绘了湍流相干结构。该湍流结构位于在相界面上，是由强气流施加的剪切力产生的。图4用正负涡量等势线更好地描述了这一现象。
图4正负涡量等势图(横截面图)
图2至图4表明在剪切面处存在小振幅的扰动，并最终导致液滴分离，这样的现象也可从以下计算结果中看到，如图5。
图5环状流中出现雾滴夹带现象
图2-图4可以观察到界面上存在小振幅扰动，并最终导致液滴脱离。这种不稳定性（Kelvin-Helmholtz型）在x/D=1.4（分隔板下游55厘米）开始出现，并且第一次的液滴分离仅出现流动方向1.5m处，即对应x/D=3。这些液滴随后被空气夹带流动，可以很直观的从图4观察到该现象。图6液滴形成及环状流界面形变(横截面图)
图6为错流截面图，展示了液滴形成及环状流的界面形变。等势线对应于流动方向的速度，并且随着接近界面而衰减，液体速度由于太小而未被明确显示。
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