气固两相流的流型不仅取决于气相和固相的流量比,管道的几何形状、尺寸和倾斜角,以及流动稳定性等都对流型有重要的影响。对于水平输送管道,气流动力与颗粒重力不在同一条直线上,而是处于相互垂直的位置,因而水平管中的流形比垂直管道中复杂。水平管道中气流速度和料气比直接影响着流动形态,当风速减小时,气体对颗粒的拖曳力也随之减少,在水平管中颗粒向管底聚集,越接近管底,分布越密,当尚未出现输送流停止时,颗粒一面做不规则的旋转或碰撞,一面被输送走。如果风速不变,增大固气比,则会出现管底流(线条流)的增多。当风速继续降低或增加料气比时,颗粒继续在管道底部沉积,形成较为密集的颗粒集团,颗粒集团的下部的分速度较小而上部的分速度较大,集团开始以滚动的形式向前移动,部分颗粒在底部滑动,将会从管底流过渡到疏密流。当料气比低,输送气速很高时,颗粒将会呈悬浮状态均匀地分散于管道中。
管底流中大颗粒占比较大,水平输送时,颗粒在水平管道中主要受湍流气流中的垂直分速度所产生的作用力;而在管底流中,处在管底的颗粒,受到上、下的压力差所产生的升力,这是由于颗粒底部和上部之间的速度差而产生的作用力。由于小粒径的颗粒在高速气流中的跟随性好,在管路底部的沉积较少,滑移速度较小,固体颗粒可以获得较高的速度并悬浮于高压气流中,各类碰撞比较激烈;而大粒径的颗粒跟随性较差,容易在管底沉积,并向前低速移动,各类碰撞较弱。因此,较大粒径的颗粒更容易达到管底、沙丘状等低速复杂的流动状态。
利用压力波动信号IMF分量图、Hilbert谱和能量特征值的分布,可以辨识管底流流型。例如在颗粒粒径300毫米条件下,当表观气速较高(大于9.2米/秒)时,流动形态为悬浮流,高频段占据较高的能量百分比;当表观气速降低到6.1米/秒左右时,气固两相流开始有分层的情况出现,高频段能量百分比减少,此时高频段、中频段和低频段有着大致相当的分布比例;进一步降低表观气速至3.8米/秒时,可以经常观察到沙丘状流动,此时高频段能量百分比变得很小,而低频段能量百分比增至90%以上。