Abstract: S. Saini, J. Thaker, J. Banerjee (2021)

Gasâ€“liquid two-phase flow is commonly observed in petroleum and chemical industries. Stratified flow pattern is simpler form of gasâ€“liquid two-phase flow in which higher density fluid flows under the lower density fluid with non-disturbed interface. Small alteration of flow rate, chemical and physical properties of phases and pipe orientation or geometry lead to transition from stratified to wavy and then intermittent flow. Intermittent flow is associated with sudden pressure surge, erosion-corrosion and fatigue stress in the pipeline. This causes pipe failure at bend, T- and I-sections. Such failures lead to hazards and economic losses for the industries. It is required to develop a realistic approach for predicting the transition of such patterns in order to avoid intermittent flow inside pipe. In current study, transition from stratified to wavy and then intermittent flow patterns has been identified experimentally using recurrence network analysis of recorded pressure fluctuations for different flow conditions. The recorded time series of instantaneous pressure fluctuations have been analyzed using traditional recurrence quantification and recurrence network analysis. The two coefficients, recurrence rate and entropy, have been used for differentiating the dynamics between these two-phase flow patterns.

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Transition of Stratified-Wavy Flow to Intermittent Flow Pattern: Nonlinear Analysis of Pressure Fluctuations