弱静电荷与二次流对气力输粉的影响

被输送粉末的动力学决定了气力输送系统的功能性与安全性。对于带静电电荷的颗粒，由流过几何结构诱导的载气流动与粉体流动模式之间的关系尚不清楚。本文强调了相对较小的截面二次流与静电力对颗粒浓度和动力学的影响。为此，直接数值模拟（DNS）通过四向耦合的欧拉-拉格朗日策略捕捉连续相与离散相的相互作用。将通道流中弱带电颗粒的输送（其中 turbophoresis 决定颗粒浓度）与管道流中（其中形成额外截面涡旋）进行比较。对于两种几何结构，斯托克斯数（$S\!t=8, 32$）与电斯托克斯数（$S\!t_\mathrm{el}=[0, 1, 2, 4]\times 10^{-3}$）均被改变，湍流载流固定为 $Re_\tau=360$。所呈现的模拟表明，在相同 $Re_\tau$、$S\!t$ 和 $S\!t_\mathrm{el}$ 下，二次流抑制了颗粒电荷的效应。在管道流中，涡旋二次流增强了截面颗粒迁移率，方向与静电力相反。与管道流相比，通道中壁面法向气动力更弱。因此电力主导其输运；壁面处局部颗粒浓度增加。此外，静电荷导致气体与颗粒速度之间更强的相关性。总之，尽管相较于主流体力较弱，二次流与静电力在气力输运中驱动颗粒动力学。