非球形颗粒沉降行为

低速取向稳定

椭球颗粒在湍流中趋向主轴垂直于重力方向取向，沉降速度显著低于球形颗粒，为描述非球形颗粒在湍流环境中的运动行为提供了新依据。

Jingxiang, You · Niu, Zhongguo · Peng, Cheng · 陈十一 · 王连平

Computers and Fluids 2026

技术优势

取向规律明确

椭球（χ=2）在高Ga时稳定垂直取向，圆柱（χ=2）出现取向分岔，揭示形状与重力的非线性耦合。

减速机制有解

非球形颗粒沉降更慢源于压力阻力增加和非稳态旋转引起的粘性耗散，而非单纯形状效应。

应用场景

• 颗粒多相流模拟：为多相流模型提供非球形颗粒的取向与速度数据，减少模型不确定性。
• 微流体颗粒操控：利用形状决定的取向和沉降速度差异，实现颗粒定向输运。
• 颗粒沉降分离：通过形状控制沉降速度排序，提高颗粒分离的选择性。