جریان چند فازی

در مکانیک سیالات، به جریان همزمان مواد، با دو یا چند فاز ترمودینامیکی، جریان چند فازی ( به انگلیسی: Multiphase flow ) می گویند. [ ۱] جریان چند فازی، در بسیاری از فرایندها و سیستم های پیشرفته مانند پمپ های حفاری، توربین ها، کاغذ سازی و پلاستیک سازی دیده می شود و همینطور در بسیاری از فرایندهای طبیعی نقش دارد. [ ۲] فازهای مختلف میتوانند از یک جزء شیمیایی ( مثل جریان آب و بخار آب ) و یا چند جزء شیمیایی ( مثل جریان آب و روغن ) تشکیل شده باشند. [ ۳] اگر یک فاز، منطقه ای پیوسته از یک فضا را اشغال کند، به آن «فاز پیوسته» می گویند و اگر یک فاز، مناطق جدا از هم فضایی را اشغال کند، به آن «فاز پراکنده» گفته می شود. فاز پیوسته می تواند گاز یا مایع باشد و فاز پراکنده می تواند جامد، مایع و یا گاز باشد. [ ۴]
دو شکل عمومی وجود دارد؛ «جریان های پراکنده ( disperse flows ) » و «جریان های غیر امتزاجی ( separated flows ) ». در حالت اول، قطره ها و حباب هایی به صورت پراکنده در یک فاز پیوسته توزیع شده اند و در حالت دوم، چندین جریان پیوسته در کنار هم قرار گرفته اند و به وسیله مرزهایی از هم جدا شده اند. [ ۲] [ ۱]
مطالعات در رابطه با جریان های چند فازی بسیار به پیشرفت علم مکانیک سیالات و ترمودینامیک ارتباط دارد. کشف مهم اولیه توسط ارشمیدس ( ۲۵۰ سال قبل از میلاد ) و با کشف قوانین شناوری که به اصل ارشمیدس معروف است، انجام شد. از این اصل در مدل سازی جریان های چند فاز استفاده می شود. [ ۵]
در اواسط قرن ۲۰، پیشرفت هایی در فرایند جوشش هسته ای حاصل شد و اولین مدل های افت فشار دو فاز شکل گرفتند. به طور خاص، دو دانشمند به نام های لکارت و مارتینلی ( ۱۹۴۹ ) ، مدلی برای افت فشار اصطکاکی در جریان افقی دو فاز غیر امتزاجی، ارائه دادند و پارامتری را تعریف کرد که امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد. [ ۶] بین سال های ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، کارهای فشرده در زمینه های هوافضا و هسته ای، باعث مطالعات بیشتر در زمینه جریان های دو فاز شد. در سال ۱۹۵۸ یکی از اولین مطالعات سیستماتیک در رابطه با جریان های دو فاز توسط دانشمند اهل شوروی انجام شد. [ ۷] در سال ۱۹۶۵، بیکر[ ۸] ، مطالعاتی درباره رژیم های جریان عمودی انجام داد. [ ۹]
از ۱۹۷۰ به بعد، به دلیل افزایش وابستگی اقتصاد جهانی به نفت، جریان چند فازی به ویژه در صنعت نفت مورد مطالعه قرار گرفت. [ ۱۰]