摘要
本文总结了近期关于层流管中粒子停留时间分布（RTD）的理论研究，研究基于粒子轨迹的随机模拟，以及对数值模拟结果与实验数据进行此前未发表的比较。RTD取决于流体的流动速度分布。对于两种极端流型——活塞流或均匀流（UF）和完全发展流或抛物线流（PF）——RTD是两个无量纲数的函数：粒子扩散系数 D 和管的纵横比 a。D 的作用可分解为两个贡献：一个是沿主流体流动方向的扩散，另一个是横向扩散；在第一种情况下，RTD的一阶矩依赖于乘积 aD，而在第二种情况下仅依赖于 D。在理想情况下，即流体在整个管内的速度恒定（活塞流）且不存在粒子轴向扩散时，粒子的RTD与流体的RTD一致。在任何其他情况下，与流体的RTD相比，粒子的RTD会向较短的停留时间方向偏移：粒子在管中的平均停留时间短于流体的平均停留时间。这一令人惊讶的结果可通过粒子的存活概率、粒子的平均径向坐标以及粒子沿管方向的单位时间平均轴向位移来加以解释。本文最后一节将理论粒子存活概率和停留时间分布与目前可用的实验结果进行了对比，结果吻合良好。
