Dvoufázové proudění

Teoretický a experimentální výzkum dvou- a vícefázového proudění v kanálech, potrubích a reaktorech, včetně popisu pohybu částic, je základem mnoha průmyslových inženýrských disciplín a procesů, jako míchání a zpracování vícefázových směsí nebo potrubní dopravy.Výzkum proudění dvoufázových směsí v Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i, je zaměřen na studium jemnozrnných, hrubozrnných a komplexních suspenzí, vliv sklonu potrubí a fyzikálních parametrů suspenze na energetické ztráty při proudění, rozdělení koncentrace a rychlosti obou fází v proudící směsi, studium pohybu částic při proudění s pevným nebo pohyblivým dnem s cílem optimalizace proudění, určení vlivu zrnitostního složení, mechanického namáhání a fyzikálně chemického prostředí suspenze na vzájemnou závislost tlakového sklonu, rychlosti a koncentrace. Dále na matematické modelování a numerickou simulaci pohybu částice a mraku částic v různých podmínkách proudění, kalibraci a verifikaci modelů na základě výsledků experimentálního výzkumu.

Potrubní doprava je využívána zejména pro dopravu velkého množství hromadných substrátů v energetice, důlním a stavebním průmyslu (nerosty, rudy, koncentráty, písky a štěrky) nebo pro dopravu odpadů (komunální, průmyslové a stavební odpady). Pro posouzení potrubní dopravy je důležitý vliv fyzikálních parametrů unášené i nosné fáze na optimální rychlost proudění a závislost energetických ztrát při dopravě na rychlosti proudění a koncentraci unášené fáze, sklonu, průměru a drsnosti potrubí, a režimu proudění.

• Proudění jemnozrnných – homogenních, nesedimentujících suspenzí (např. kaolin, jíly, popílek) v potrubí. Laminární, turbulentní a přechodné proudění. Reologické modely. Vliv koncentrace na reologické chování.  Vliv mechanického namáhání, smykového napětí, chemických aditiv na tokové chování.
• Proudění hrubozrnných – heterogenních, sedimentujících suspenzí (např. písek, skleněná balotina, ložový popel, štěrk) v potrubí. Vliv koncentrace a velikosti částic na tokové chování ve vodorovném, skloněném a svislém potrubí. Měření lokální koncentrace, koncentračních profilů a koncentračních map. Tokové modely. Výzkum rozdělení koncentrace a rychlosti částic i nosné kapaliny, sklonu tlakové čáry, kritické rychlosti, skluzové rychlosti.
• Proudění komplexních suspenzí (materiály s jemnými i hrubými částicemi). Vliv koncentrace a zrnitostního rozdělení částic na tokové chování ve vodorovném, skloněném a svislém potrubí.  Výzkum rozdělení koncentrace, sklonu tlakové čáry, kritické dopravní rychlosti. Vliv přídavku jemných/hrubých částic na tokové chování hrubozrnných/jemnozrnných suspenzí.
• Stratifikovaná proudění, tj. proudění s pevným a pohyblivým dnem. Vnitřní struktura proudění, chování transportní vrstvy, drsnost a eroze dnové vrstvy, tokové podmínky na rozhraní vrstev. Predikční modely pro energetické ztráty a rozdělení koncentrace částic.
• Pohyb kontejnerů unášených tekutinou v potrubí. Vliv hustoty, poměrné délky a průměru, tvaru a tuhosti kontejneru, sklonu potrubí a aditiv na poměrnou rychlost a sklon tlakové čáry).