气力输送系统是典型的气固两相流系统,具有广泛的工业应用,如发电、化学合成、食品加工、炼钢、冶金生产、机械制造、医药制造等。气力输送是气固两相流的一种典型应用,其中质量流量的优化非常重要,特别是对于电厂或冶金厂的制粉燃料或工业原料输送系统。为了提高燃烧效率和减少废气排放,人们非常希望测量粉状燃料和工业原料在进入燃烧器或其他装置的管道中的质量流量和颗粒浓度。此外,气固两相流浓度或质量流量的突然变化往往表明输送设备异常。低输送质量流量使颗粒流动不稳定且复杂,特别是对于密相气力输送。另一方面,高输送质量流耗能较大,导致管道磨损和颗粒破碎严重。因此,在气力输送系统中,最佳的输送质量流量是至关重要的。对于质量流量的监测是十分必要的,当质量流量在较大范围内波动时,应及时发出警报。近年来,基于摩擦带电效应和静电感应的摩擦电纳米发电机（TENG）被开发用于能量收集元件传感和自供电传感。当两种不同的材料接触时,它们的表面产生静电荷。当两种材料分离时,接触诱导的摩擦电荷会产生电位降,从而驱动电子在两个电极之间流动。以往的研究表明,摩擦电荷在固-固界面、固-液界面、和固/液空气界面均可发生。当气体伴有粉尘均匀流过传感器时,气固两相流的物理特性包括流动特性（如雷诺数）、化学特性以及其他相关参数与均匀介质圆管内液体流动的物理特性相似。前期工作基础上,本文提出了一种气固两相流检测的摩擦纳米发电机（Gas-Solid Triboelectric nanogenerator,GS-TENG）,可以高效的将不同质量-流量的气固两相流转换为GS-TENG的电信号,并通过构建GS-TENG的等效电路模型,分析影响摩擦纳米发电机发电性能的影响因素,并搭建实验台进行实验。主要研究内容与结论如下:首先,本文通过理论和实验分析的验证,设计了应用于气力输送系统的拥有极简结构的摩擦纳米发电机,并进行了相关实验,建立了摩擦纳米发电机与气固两相流之间的流-机-电耦合模型,验证了该摩擦纳米发电机能与特定质量流量下的气固两相流的输出特性。其次,本文探索了影响单电极结构的摩擦纳米发电机输出性能的相关因素,如:GS-TENG大小、介电层材料、气固两相流质量流量、来流方向和种类等。实验结果表明,在GS-TENG作为气动输装置的传感器,研究证实了面对不同种类,不同质量的气固两相流,GS-TENG展现出了良好的检测能力。最后,本文针对提升气固两相流传感设备的检测精度这一问题,发现通过将发电单元的介电材料通过打磨,提高表面的摩擦系数,提高表面极化电荷数量,GS-TENG的信号的峰值电流可提高接近40倍。这表明由于其独特的机制和结构,GS-TENG的电信号可以通过改变介电材料的类型改变。因此,本文所设计的GS-TENG检测方式是构成分布式传感器网络实现对气固两相流进行检测的有效方法。本文依据摩擦纳米发电机优异性能,结合现有气固两相流检测的背景并采用了先进的科学技术以及系统来设计实验方案,提出了一种新型气固两相流高效检测装置,为气动传送装置设计、分布式传感网络等科研项目的自驱动提供了新思路。