基于三角电荷效应的气动输送系统颗粒反流的CFD研究
流体动力学
2026-01-13 v1
摘要
在工业设施中，常用于将颗粒从一个位置输送到另一个位置的气动输送系统。令人惊讶的是，在实验室规模实验中，有时会观察到颗粒簇沿输送通道反向或向上游流动。本文研究了静电电荷及其对颗粒反流的影响。通过计算流体动力学（CFD）模拟不同的输送条件（具有不同颗粒电荷），并将结果与未带电颗粒的CFD模拟进行比较。在具有周期性边界条件的通道流中，发现静电力会驱动颗粒进入低速度区域，但不会导致其反向流动。当颗粒通过有限长度导管输送时，静电力会使颗粒在导管入口附近沉积。最后，当颗粒以脉冲方式注入导管中时，一旦颗粒获得约5.04飞秒库仑的电荷，就会观察到反流。静电力在脉冲尾部减慢颗粒速度并最终反转其方向，而脉冲头部的颗粒则被加速。因此，认为如果颗粒连续喂入，静电力可导致气动输送系统中的颗粒反流。
引用
@article{arxiv.2601.06651,
title = {CFD study of particle back-flow in pneumatic conveying systems due to triboelectrification},
author = {Otome Obukohwo and Andrew Sowinski and Poupak Mehrani and Holger Grosshans},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.06651},
year = {2026}
}