竖直槽道流中高密度颗粒的动力学：重力、升力与颗粒团簇

采用颗粒解析模拟考察了牛顿载流流体与黏弹性载流流体中竖直槽道流内高密度有限尺寸颗粒的动力学。与相同构型下中性浮力颗粒的对比凸显了沉降效应。颗粒体积分数为 $5\%$，重力场方向与流动方向相反。尽管密度比不大（$\rho_r = 1.15$），但由于颗粒与流体相之间的相对速度，出现了定性变化。虽然高密度颗粒在槽道中心区域均匀分布，但由于剪切诱导与旋转诱导升力之间的竞争，平均浓度分布在近壁区出现峰值。这些力作用于展向方向，并通过沿单个颗粒轨迹的条件平均进行分析。颗粒角速度与平动速度之间的相关性凸显了 Magnus 升力在展向与壁法向方向上的重要性。颗粒的集体行为同样引人关注。利用 \Voro 分析，识别出近壁高密度颗粒的强团簇现象，这被证明会改变其流向速度。该团簇归因于聚集颗粒向壁面的优先输运。颗粒分布不均匀的实际影响是阻力显著增加。当载流流体为黏弹性时，颗粒迁移增强导致更大应力，从而抵消了黏弹性降低湍流阻力的能力。