桩周局部冲刷对结构物的安全性能有重要影响,对这一问题的研究在许多工程应用中具有现实意义,如河流桥梁桥墩,海上发电风机基础等。对这一问题的研究已有一百多年历史,但实验研究中对流场及颗粒准确运动信息获得的困难限制了对这一过程机制的理解,而常见的数值模拟研究基于床面平均切应力进行冲刷计算,无法准确模拟近床面湍流与颗粒运动联合影响下的复杂流动过程,且缺少对冲刷坑形成过程中颗粒运动轨迹、受力情况的描述。本文建立一种耦合数值模型,模型分别使用离散元方法（DEM）处理颗粒,计算流体动力学方法（CFD）处理流场,不依赖经验公式进行床面冲刷深度计算,而借助计算模块之间的信息传递模拟实际冲刷过程中的水沙相互作用,在模拟中能够获得颗粒和流场的详细运动信息,可应用于对相关问题的基础研究及设计指导中。借助建立的这一模型,从颗粒尺度上对冲刷坑发展机制进行分析总结。研究中获得的主要成果如下:（1）以开源CFD软件open Foam及离散元库LIGGGHTS为基础,建立CFD-DEM耦合模型,利用小球静水沉降及颗粒群体沉降两个验证性实验,对计算模型中时间步长、网格尺寸、拖曳力模型、紊流模型等关键参数的选择进行研究,对不同计算设置下的模型准确性和计算时间进行综合评价,给出了对于此类问题中耦合模型参数设定的建议。（2）利用耦合模型对一定切应力下推移质颗粒的运动进行研究。对比床面推移质传沙率的模拟结果与实验数据及经验公式结果,验证了耦合模型对挟沙水流模拟的准确性。对推移质运动过程中颗粒的运动模式进行总结,分析颗粒跳跃距离高度与床面切应力的关系,给出了不同深度上颗粒速度分布特点。（3）通过耦合模型中的CFD模块对圆柱绕流进行模拟,分别设置粗糙底床条件与光滑底床条件,对圆柱周围流场速度分布进行研究,模拟结果揭示了因圆柱阻挡作用造成流场流速变化的规律,并分析在局部冲刷中起重要作用的马蹄涡和尾涡的形态特征。（4）利用所建立耦合模型对圆柱周围局部冲刷过程进行模拟,在模拟结果基础上,分析冲刷坑随时间发展的过程,按冲刷坑发展速度将其划分为三个阶段,对不同阶段内的流场和颗粒的运动特性进行研究,说明马蹄涡与尾涡系在冲刷过程中所起不同作用,总结局部冲刷发生发展机制。通过说明冲刷坑发展过程是流场变化与床面形态变化互相影响的耦合过程,指出过去单纯以床面切应力进行床面高度预测的数值模拟方法所存在的局限性。