颗粒物沉积现象广泛存在于工业生产中,如火力发电、化工、机电和制药等领域。其中,火力发电中采用静电除尘器来脱除烟气中的颗粒物,对于粒径大于10μm的颗粒,除尘效率达到99%以上,然而对于微纳米尺度颗粒存在明显的穿透窗口。为此,通过降低烟气温度使得烟气湿度提升,增加了接触表面间的粘附作用力,从而进一步提高细颗粒脱除效率、实现超低排放。当飞灰颗粒在静电力和流体曳力作用下运动到集尘板表面时,飞灰颗粒与集尘板表面发生碰撞,入射速度低于临界捕集速度时,颗粒粘附在集尘板上;另一方面,集尘板表面由于飞灰颗粒不断撞击以及烟气腐蚀作用,变得凹凸不平,从而表面粗糙度对飞灰碰撞过程中的粘附力产生影响。因此,本文基于理论和实验相结合的手段,开展了不同湿度、不同表面粗糙度条件下微米级颗粒在近壁面碰撞过程的动力学研究。搭建了微尺度颗粒与表面碰撞的实验系统,实验采用内蒙锡林郭勒无烟煤、辽宁抚顺烟煤和新疆准东贫煤三个煤种,制备成粒径为7±1μm的飞灰颗粒,颗粒输送管道和碰撞区域相对湿度在35%-65%之间,重点分析相对湿度和颗粒物性对碰撞过程的影响。结果表明,随着入射速度的增加,飞灰颗粒由弹性变形逐渐转变为塑性变形,法向恢复系数呈现先增加再平缓后减小的变化规律;对比颗粒物性对碰撞过程的影响发现,当塑性屈服速度减小、密度和杨氏模量增大时,促进颗粒沉积;研究发现随着相对湿度的增加接触表面间形成液桥,从而增加毛细力作用,使得恢复系数随之减小;相对湿度和接触角对毛细力的影响显著,温度对其影响较小,范德华力被削弱。在上述实验研究基础上,开展了不同湿度条件下颗粒与平板碰撞过程的机理研究,探究恢复系数随相对湿度的变化规律。基于干燥条件下颗粒碰撞动力学模型,引入毛细力作用,获得相对湿度对阻尼系数、接触时间、接触位移和临界捕集速度等参数的影响机理,发现在弹性接触范围内,阻尼系数受颗粒入射速度影响较小,受相对湿度和颗粒物性的影响显著,呈现出随相对湿度、密度和杨氏模量的增加而减小;随着相对湿度的增加,接触表面间形成的液桥阻碍颗粒与平板接触,导致接触时间和临界捕集速度增加,有助于颗粒团聚;基于法向恢复系数随相对湿度非线性变化的实验结果,对斯托克斯数和弹性参数进行修正,适用于不同湿度条件下恢复系数的预测,从而获得了恢复系数随相对湿度变化的理论预测关系式。在颗粒输送和碰撞区域干燥条件下,开展了碰撞表面粗糙度对二氧化硅球形颗粒与表面碰撞过程影响的实验研究,表面粗糙度范围是RMS19.76-236.92nm,获得了法向恢复系数随表面粗糙度的变化规律。结果表明,在上述粗糙度范围内,表面粗糙度增加了粘附能和摩擦损失,使得恢复系数减小;当入射速度在临界捕集速度附近时,表面粗糙度对恢复系数具有显著影响,随着入射速度的增加,颗粒粒径对恢复系数的影响占主导。在相对湿度35%-80%条件下,对二氧化硅球形颗粒与粗糙表面碰撞的动力学特性进行实验和理论研究,获得了不同相对湿度条件下表面粗糙度对法向恢复系数的影响规律。研究发现:粗糙表面削弱了毛细力作用,当相对湿度较低时,颗粒与粗糙凸起之间形成液桥,接触表面间很难形成完整的液桥;随着相对湿度的增加,颗粒与粗糙表面接触区域逐渐形成完整的液桥,毛细力对碰撞过程的影响增强;建立了相对湿度较低时毛细力计算模型,获得了毛细力随表面粗糙度的增加呈现先减小后增加的变化规律。