二次流驱动气力输送中的摩擦电粉末充电
流体动力学
2025-12-05 v1
摘要
高分辨率模拟揭示了载流体流动动力学对摩擦电粉末充电的根本影响。我们发现，由于二次流导致更严重的颗粒-壁面碰撞，通过方形管道输送的颗粒比通道流中的颗粒充电更快。具体而言，斯托克斯数为 4.69 的颗粒在管道流中达到其平衡电荷的 85% 所需时间约为通道流中的 1.5 倍。此外，电荷分布在管道截面中比通道截面更均匀。在通道流中，颗粒因壁面法向方向运动受限而被困在壁面附近并频繁碰撞，导致局部电荷积聚。相比之下，管道流通过二次流促进更好的混合，减少重复碰撞，并在截面上提供均匀的电荷分布。充电后，静电力显著改变了颗粒的行为和分布。一旦粉末达到其平衡电荷的一半，颗粒逐渐在壁面积聚，导致中心区域的浓度降低。这些颗粒分布的变化对周围流体相产生了显著影响，并改变了整体流动动力学。这些发现为通过施加特定模式来控制粉末充电提供了新的可能性。
引用
@article{arxiv.2512.04570,
title = {Secondary flows drive triboelectric powder charging in pneumatic conveying},
author = {Gizem Ozler and Holger Grosshans},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.04570},
year = {2025}
}