Ringförmige Strömung ist ein Verfahren zur Flüssigkeits- und Gasströmung in einer Rohrleitung, bei dem das Material mit geringerem Molekulargewicht in der Mitte des Rohrs hinunterfließt und das Material mit höherem Molekulargewicht einen dünnen Film bildet, der entlang der Rohrwand fließt. Es wird häufig in der Erdölindustrie mit hohen Durchflussraten beobachtet und kann sowohl in horizontalen als auch in vertikalen Rohren auftreten. Das leichtere Fluid oder Gas kann auch in Form eines Nebels oder einer kolloidalen Suspension vorliegen, die als Emulsion bekannt ist. Die Grenzfläche zwischen den fließenden Materialien ist möglicherweise nicht genau und kann Gas- und Flüssigkeitsgemische umfassen.
Variationen in der ringförmigen Strömung werden als wellige Strömung, bei der Unregelmäßigkeiten auftreten, oder schwammige ringförmige Strömung kategorisiert. Bei einer dünnen ringförmigen Strömung nimmt mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit die kolloidale Suspension von Gaskügelchen im Kern zu und führt dazu, dass sich die Kügelchen in dünne Streifen und Klumpen ausbreiten. Es gibt auch mehrere andere Arten von Strömungsschemata, einschließlich Blasen-, Schwall- und Churn-Strömung in vertikalen Rohren sowie geschichtete und geschichtete Wellen in horizontalen Rohren.
Die Berechnung der ringförmigen Durchflussraten kann schwierig sein, da die Gleichungen eine genaue Messung des Innendurchmessers der Rohrleitung erfordern. Dies variiert, da die ringförmige Strömung eine strömungsfreie Grenze aufweist, die den effektiven Durchmesser des Rohrinneren ändert. Genaue Werte sind je nach verwendeter Berechnungsmethode schwer zu bekommen.
Zwei Reihen von Gleichungen werden gewöhnlich verwendet, um die ringförmige Strömung zu bestimmen. Die erste ist als benetzte Perimeterströmung bekannt, bei der der effektive Durchmesser des Rohres durch ein quadratisches Produkt der inneren und äußeren Strömungsflächen geteilt wird. Berechnungen des benetzten Umfangs sind nicht ideal, da sie vollständig darauf basieren, dass die innere Strömung von der äußeren Strömung subtrahiert wird, ohne dass der strömungsfreie Bereich berücksichtigt wird. Die Petroleum Engineering-Methode verwendet eine komplexere Methode zum Vergleich der inneren und äußeren Strömung, und es ist bekannt, dass sie Durchflussratenergebnisse liefert, die etwa 40% höher sind als die der benetzten Perimeter-Methode. Die Gleichungen der Petroleum Engineering scheinen die tatsächlich gemessene Durchflussmenge besser widerzuspiegeln als die benetzte Perimeter-Methode, dennoch ist die benetzte Methode der Standard, der in der akademischen Technik verwendet wird.
Reibungsfaktoren müssen auch bei Ringströmungen berücksichtigt werden. Die Verwendung der Außenfläche des Rohrs zur Schätzung der Reibung ist eine Methode. Es wird auch eine durchschnittliche Reibung basierend auf gewichteten Daten erstellt, und beide gelten als legitime Ansätze.
Es gibt auch verschiedene Phasen der Gas-Flüssigkeits-Strömung in Rohren, in denen Übergänge zwischen den verschiedenen Arten von Strömungsregimen auftreten. Übergänge können Verschiebungen von ringförmig zu schwammig-ringförmig und von Pfropfen zu ringförmiger Strömung in vertikalen Rohren umfassen. In horizontalen Rohren umfassen übliche Übergänge in Strömungsschemata den Übergang vom Schwall zum Ring. Diese sowie viele andere Arten von Strömungszuständen und -übergängen verfügen alle über einzigartige mathematische Modelle zur Berechnung der aktuellen Strömungsgeschwindigkeit im Rohr.