一、物料顆粒的空氣動力學特性
研究散狀固體物料的氣力輸送，即研究物料顆粒在氣流中的運動規律，而沉降速度、懸浮速度是物料顆粒在氣流中運動的最基本特性，這個特性也稱為物料顆粒的空氣動力學特性。
懸浮速度反映了所輸送物料顆粒在氣流中的主要物理特性。懸浮速度的數值大小由物料的密度、粒徑、形狀、表麵狀態、管道直徑、空氣密度等因素決定。物料顆粒的懸浮速度是懸浮式氣力輸送係統設計的主要原始數據之一，它是合理選擇輸料管安全輸送風速的重要依據。
沉降速度、懸浮速度的相關內容可見本書第二章第三節，常見物料的懸浮速度可參考本書第五章。
二、物料在管道中的運動
管道中的物料在空氣動力作用下的運動由於受到許多因素的影響因而是一個很複雜的現象，它涉及氣固兩相流的理論。
1.輸送氣流速度與物料運動狀態
理論上講，在垂直管道中，當氣流的速度大於顆粒的懸浮速度時，單顆粒物料就能被氣流帶走，形成氣力輸送。而在實際裝置中，由於物料是顆粒群體而且顆粒之間、顆粒與管道之間存在著摩擦和碰撞、管道邊壁附近區域的低速區以及彎頭等局部構件處氣流速度的不均勻，常造成輸料管中實際所需的氣流速度遠大於顆粒的懸浮速度。
在氣力輸送過程中，物料顆粒的運動狀態主要受輸送氣流速度影響和控製。在輸送量一定時，輸送氣流速度越大，顆粒在管道內氣流中的分布越接近均勻分布而且處於完全懸浮輸送狀態。氣流速度逐漸減小時，在垂直管道中會出現物料顆粒速度下降、物料分布出現密疏不均現象，而對於水平輸料管則會出現靠近管底物料分布密度高的現象；當氣流速度低於某一值時，對於垂直輸料管道會出現局部管段掉料、懸浮但又能夠被提升現象，對於水平輸料管則會出現一部分顆粒在管底停滯，處於一邊滑動，一邊被氣流推著運動的運動狀態。當氣流速度進一步減小時，水平輸料管管底停滯的物料層做不穩定的移動，最後停頓，產生管道堵塞現象；對於垂直輸料管則會出現管道中輸送的物料瞬間發生重力沉降，即發生所謂的掉料或堵塞管道等現象。
顆粒群物料在水平輸料管中不同輸送風速時的物料運動狀態。
（1）懸浮流輸送氣流速度較高，顆粒在氣流中接近均勻分布狀態，以完全懸浮狀態輸送，因而也稱為均勻流，這是氣力輸送一種最理想的輸送狀態。在除塵風網中，管道內粉塵含塵濃度不高，而氣流速度偏高，會出現均勻流輸送狀態。
（2）管底流管道中氣流速度不高，物料顆粒大部分集中在輸料管的下側。越接近管底區域物料顆粒分布越密，但沒有出現停滯。物料顆粒一麵做不規則的旋轉、碰撞，一麵被輸送。顆粒群物料在水平輸料管中的運動狀態
（1）懸浮流（2）管底流（3）疏密流（4）停滯流（5）部分流（6）柱塞流（3）疏密流管道中氣流速度降到某數值或者一定的氣流輸送速度下供料量繼續增加時，就會出現顆粒在管道的長度方向上疏密不均現象，在物料密集區域一部分顆粒在管底滑動但沒有停頓。疏密流是顆粒懸浮輸送的臨界狀態，這是一種不穩定的輸送狀態。
（4）停滯流管道內氣流速度低於某數值時，大部分顆粒失去懸浮能力沉降到管底。停滯在管底的顆粒在局部管段聚集在一起，使管道斷麵變狹窄。狹窄的斷麵又使得流經該處的氣流速度增大，增大的氣流速度又將停滯的顆粒吹走。顆粒就是這樣在停滯聚集和吹走相互交替中處於不穩定輸送狀態。
（5）部分流輸送氣流速度進一步減小時顆粒堆積於管底，氣流在上部流動形成部分流。堆積於管底的物料上層表麵，有部分顆粒在氣流作用下做不規則移動，而且堆積的物料也會隨著時間的變化做沙丘似的移動。
（6）柱塞流氣力速度很小，沉積到管底的物料層在局部管段已充滿了輸料管形成物料柱完全堵塞了管道，於是氣流壓力逐漸升高（風機有足夠的壓力、電動機功率允許等情況下），物料柱就在較高的空氣壓力的推動下移動，形成柱塞流或栓流。
柱塞流時，物料顆粒在管道中已完全失去了懸浮能力而形成物料柱，在這種狀況下的輸送常稱為靜壓輸送或栓流輸送。其餘五種輸送狀態是靠氣流的動能輸送的常稱為動能輸送或懸浮輸送。
2.空氣動力與物料運動軌跡
在垂直輸料管中，空氣動力對物料懸浮以及輸送起著直接作用。空氣動力與物料顆粒的重力在同一垂直線上，但方向相反，所以，隻要物料顆粒的空氣動力大於浮重，物料便可實現氣力輸送。但由於物料處於紊流氣流中，因此顆粒有受到徑向分力的作用，同時，由於顆粒本身的不規則、顆粒之間、顆粒與管道內壁之間的碰撞、摩擦等引起的作用力和反作用力以及顆粒旋轉產生的馬格努斯效應等，使顆粒受到除垂直方向力之外的水平分力的作用，最終導致在垂直輸料管中物料以一種不規則的曲線上升運動。
在水平輸料管中，物料顆粒的重力方向與水平氣流方向相垂直，因此空氣動力對顆粒的懸浮不起直接作用。但實際氣力輸送裝置中物料顆粒在水平管道中仍能被正常懸浮輸送，因此，管道內存在著與物料運動方向垂直的力，這種力即物料懸浮的升力或浮力。一般認為在水平管道中物料顆粒在受到水平方向的空氣動力之外還受到了如下所述的幾種升力作用。
（1）紊流的分速度氣力輸送管道內氣流流型為紊流，因而管道內水平氣流速度在徑向上的分速度會產生使物料懸浮的升力。
（2）顆粒上下表麵之間的靜壓差力輸料管有效斷麵上空氣流動存在速度梯度而引起的顆粒上下表麵之間靜壓差所產生的升力。
在氣流速度相同時，小管徑的速度梯度大於大管徑，所以小管徑內氣流的升力大。在大管徑的輸料管中，容易形成管底流就是這個原因。
（3）馬格努斯效應引起的升力由於空氣的黏滯性，旋轉顆粒周圍的空氣被帶動，形成與顆粒旋轉方向一致的環流。顆粒周圍的環流與管內氣流速度疊加使顆粒上部的氣流速度增加、壓強下降，而顆粒下部的氣流速度降低、壓強升高，因而顆粒上下的壓力差使顆粒產生了升力的作用，這一現象通常稱為馬格努斯效應。
在氣力輸送中，以球形顆粒物料產生的馬格努斯效應最為顯著。如對水平管道輸送大豆進行高速攝影，可以看出大豆每秒鍾旋轉數千轉，根據研究結果，發現由馬格努斯效應引起的升力可達大豆顆粒自身重力的幾倍。
（4）由於顆粒形狀不規則產生的推力在垂直方向的分力。