Abstract Bipolar charging and neutralization of aerosol particles below 100 nm in a laminar flow tube with a uniform generation rate of mass- and mobility-distributed heterogeneous ions has been studied theoretically, and compared to the case of homogeneous, monodisperse ions. Two types of homogeneous ions have been examined: type-I, having the arithmetic mean mass and mobility of the heterogeneous ions; and type-II, having the same mean mobility but with a mass chosen so as to yield the same mean ion-to-aerosol attachment rate coefficients as the heterogeneous ions. By definition, heterogeneous and homogeneous-II ions lead to the same stationary charge distribution, but homogeneous-I ions lead to a different one. If the bipolar charger operates under non-stationary conditions, each ion type produces a different aerosol charge distribution. Using five different sets of bipolar heterogeneous ion populations, with mobility (and in some cases, mass) distributions measured by different research groups, it has been found that the two types of homogeneous ions, I and II, reproduce with reasonable accuracy the charge distributions yielded by the heterogeneous ions, except for multiply-charged particles in a few specific cases. For the particular charger studied, the stationary charge distribution is attained, within a ±5% error, when the dimensionless number β N i n 2 τ / n i n introduced in Ibarra, Rodriguez-Maroto, and Alonso (2020) is larger than about 2000. Other charger geometries may lead to a different threshold value for this dimensionless number.

中文翻译：

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具有均匀生成的异质离子的超细颗粒双极充电和中和的数值研究

摘要 理论研究了层流管中 100 nm 以下气溶胶粒子的双极充电和中和，该管具有均匀的质量和迁移率分布的非均质离子生成率，并与均质单分散离子的情况进行了比较。研究了两种类型的均质离子：类型-I，具有非均质离子的算术平均质量和迁移率；和类型 II，具有相同的平均迁移率，但质量选择为产生与异质离子相同的平均离子-气溶胶附着率系数。根据定义，非均质和均质 II 离子导致相同的固定电荷分布，但均质 I 离子导致不同的电荷分布。如果双极充电器在非固定条件下运行，则每种离子类型会产生不同的气溶胶电荷分布。使用五组不同的双极异质离子群，以及由不同研究小组测量的迁移率（在某些情况下，还有质量）分布，已经发现两种类型的均质离子 I 和 II 以合理的精度再现了电荷分布由异质离子产生，除了少数特定情况下的多电荷粒子。对于所研究的特定充电器，当 Ibarra、Rodriguez-Maroto 和 Alonso (2020) 中引入的 2 τ / nin 中的无量纲数 β N 大于约 2000 时，可获得固定电荷分布，误差在 ±5% 以内。其他充电器几何形状可能会导致此无量纲数的阈值不同。质量）分布，已经发现两种类型的均质离子 I 和 II 以合理的精度再现了异质离子产生的电荷分布，除了少数特定情况下的多电荷粒子。对于所研究的特定充电器，当 Ibarra、Rodriguez-Maroto 和 Alonso (2020) 中引入的 2 τ / nin 中的无量纲数 β N 大于约 2000 时，可获得固定电荷分布，误差在 ±5% 以内。其他充电器几何形状可能会导致此无量纲数的阈值不同。质量）分布，已经发现两种类型的均质离子 I 和 II 以合理的精度再现了异质离子产生的电荷分布，除了少数特定情况下的多电荷粒子。对于所研究的特定充电器，当 Ibarra、Rodriguez-Maroto 和 Alonso (2020) 中引入的 2 τ / nin 中的无量纲数 β N 大于约 2000 时，可获得固定电荷分布，误差在 ±5% 以内。其他充电器几何形状可能会导致此无量纲数的阈值不同。除了少数特定情况下的多电荷粒子。对于所研究的特定充电器，当 Ibarra、Rodriguez-Maroto 和 Alonso (2020) 中引入的 2 τ / nin 中的无量纲数 β N 大于约 2000 时，可获得稳定的电荷分布，误差在 ±5% 以内。其他充电器几何形状可能会导致此无量纲数的阈值不同。除了少数特定情况下的多电荷粒子。对于所研究的特定充电器，当 Ibarra、Rodriguez-Maroto 和 Alonso (2020) 中引入的 2 τ / nin 中的无量纲数 β N 大于约 2000 时，可获得固定电荷分布，误差在 ±5% 以内。其他充电器几何形状可能会导致此无量纲数的阈值不同。