为改变煤炭颗粒输送格局、降低巷道输送成本,解决煤炭运输中的环境污染问题,研究一种集约高效型的绿色煤炭输送方式对实现煤炭资源可持续发展具有重要的意义。气力输送技术是一种清洁、可循环利用的运输方式,是实现煤炭颗粒绿色运输的有效途径,具有占地空间小、环保清洁且自动化程度高等优点。为此,本文基于管道气固两相流理论、离散元与计算流体力学耦合数值模拟方法(DEM-CFD),结合煤炭颗粒气力输送实验,对煤炭颗粒气力输送系统中气固两相之间的互作用机理、输送参数以及旋流气力输送进行研究,为煤炭颗粒气力输送系统提供理论和实验依据。在量化描述煤炭颗粒尺寸与形貌特征的基础上,基于气固两相流耦合理论和Hertz接触理论,对旋流场和轴流场内的煤炭颗粒动力学特性以及颗粒与管壁之间的碰撞过程进行分析,明确气力输送系统内煤炭颗粒的受力组成,推导出颗粒与管壁的碰撞过程运动方程。并通过对传统气力输送系统中物料运动形态的分析,明确了煤炭颗粒在气力输送中的输送状态,研究结果为后续煤炭颗粒气力输送系统的数值模拟提供理论依据。利用DEM-CFD耦合数值模拟方法,对不同收缩段角度气固喷射器内煤炭颗粒喷射过程进行数值模拟,并搭建气力喷射实验台进行实验验证。研究表明当气固喷射器其它参数不变时,收缩段角度对其喷射性能有重要影响。随着收缩段角度的增加,喷射器内部颗粒与管壁以及颗粒与颗粒之间的碰撞将增加,颗粒前进的速度降低,喷出颗粒数量减少,剩余颗粒数量增加,实验透明管内颗粒流型从悬浮流变为沉积流,喷射量也逐渐减小,喷射性能下降。基于较优气固喷射器的流场输送参数,对输送直管中煤炭颗粒输送过程进行数值模拟。明确了煤炭颗粒在输送直管内的位置分布与输送状态,在入料质量流率相同时,流场速度越快,提供给煤炭颗粒的能量就越大。基于对现有起旋装置的分析,设计适用于煤炭颗粒气力输送系统的切向进气式旋流生成器。利用DEM-CFD耦合数值模拟方法对不同工况下煤炭颗粒旋流输送过程进行研究。结果表明:旋流生成器可以将沉积在管道底部的煤炭颗粒扰动起旋,增加颗粒速度,提高输送性能。旋流主管与旋流辅管的夹角越小,管道内颗粒速度越大,螺旋运动持续时间越长。较大的旋流强度有助于煤炭颗粒在输送初始阶段起旋,对于整个输送系统来说,存在一个合适的旋流流量占比,使管道内颗粒可以充分起旋,减少颗粒与管壁摩擦,降低能耗,有利于输送。依据以上研究搭建煤炭颗粒旋流管道气力输送实验台,构建信号采集系统,开展煤炭颗粒旋流气力输送实验研究。结果表明:旋流生成器有利于煤炭颗粒输送,合理选择该夹角可降低旋流气力输送系统的能耗。在纯流场段,旋流流量占比为40%时系统静压值较高且静压压降最少,有利于输送。在载料段,旋流流场的静压保持能力比轴流流场弱,但旋流输送可以使物料的输送过程更加稳定。存在一个合适的旋流流量占比使旋流管内能量损失最小,输送过程更加平稳,且最佳旋流流量占比随煤炭颗粒粒度的增大而增大。