兩相流

自然界和其他工程領域中兩相流也廣泛存在，例如：雨、雪、雲、霧的飄流，生物體中的血液循環，水利工程中的泥沙運動和高速摻氣水流，環境工程中煙塵對空氣的污染等。

通常根據構成系統的相態分為氣液系、液液系、液固系、氣固系等。氣相和液相可以以連續相形式出現，如氣體-液膜系統；也可以以離散的形式出現,如氣泡-液體系統，液滴-氣體系統。固相通常以顆粒或團塊的形式處於兩相流中。

兩相流的流動形態有多種。除了同單相流動那樣區分為層流和湍流外，還可以依據兩相相對含量（常稱為相比）、相界面的分佈特性、運動速度、流場幾何條件（管內、多孔板上、沿壁面等）劃分流動形態。對於管內氣液系統，隨兩相速度的變化，可產生氣泡流、塞狀流、層狀流、波狀流、衝擊流、環狀流、霧狀流等形態；對於多孔板上氣液系可以產生自由分散的氣泡、蜂窩狀泡沫、活動泡沫、噴霧等形態。

兩相流研究的一個基本課題是判斷流動形態及其相互轉變。流動形態不同，則熱量傳遞和質量傳遞的機理和影響因素也不同。例如多孔板上氣液兩相處於鼓泡狀態時，正系統混合物（濃度增加時表面張力減低）的板效率(見級效率)高於負系統混合物（濃度增加時表面張力增加）；而噴射狀態下恰好相反。兩相流研究的另一個基本課題，是關於分散相在連續相中的運動規律及其對傳遞和反應過程的影響。當分散相液滴或氣泡時，有很多特點。例如液滴和氣泡在運動中會變形，在液滴或氣泡內出現環流，界面上有波動，表面張力梯度會造成複雜的表面運動等。這些都會影響傳質通量，進而影響設備的性能。兩相流研究的課題，還有兩相流系統的摩擦阻力，系統的振盪和穩定性等。

兩相流的理論分析比單相流困難得多，描述兩相流的通用微分方程組至今尚未建立。大量理論工作採用的是兩類簡化模型：①均相模型。將兩相介質看成是一種混合得非常均勻的混合物，假定處理單相流動的概念和方法仍然適用於兩相流，但須對它的物理性質及傳遞性質作合理的假定；②分相模型。認為單相流的概念和方法可分別用於兩相系統的各個相，同時考慮兩相之間的相互作用。兩種模型的應用都還存在不少困難，但在計算技術發展的推動下頗有進展。

兩相流的實驗研究，是掌握兩相流規律的基本方法。目前廣泛應用光學法（包括光吸收、散射、干涉、折射等），其他輻射吸收和散射法，示蹤法，以及電容和電導法等測定兩相流中的重要參數，如壓力、空隙率、平均膜厚、液滴直徑、運動速度等。在某種意義上説，對兩相流規律更深入的瞭解，有賴於實驗技術的進步。