高佩克莱特数下自由悬浮颗粒的质量传递

在理论分析中，我们推广著名的渐近结果，以获得大佩克莱特数 $\textrm{Pe}$ 下开放流线流中悬浮的任意刚性颗粒表面物质传递速率的表达式。流动可为定常或时间周期。我们将此结果应用于数值评估由稳态线性剪切驱动的斯托克斯流中自由悬浮轴对称椭球（spheroid）的表面通量表达式。我们以 $\textrm{Pe} = 10^1 - 10^4$ 范围内进行的数值模拟补充这些分析预测，并在大佩克莱特数下确认良好一致。我们的结果使我们能检验广泛流动类中颗粒形状对表面通量的影响。当背景流无旋时，表面通量定常且仅由三个参数决定：佩克莱特数、颗粒长轴比与应变拓扑。我们观察到细长轴状长椭球相比等表面积扁椭球往往经历更高表面通量。对于旋转流，颗粒可能开始自旋或翻滚，这可能因颗粒相对于应变场的重新取向而抑制或增强对流传递。