颗粒物料在生产操作和生活活动中随处可见,而且是经济建设过程中不可或缺的材料。颗粒物料的存储、运输及使用等操作过程经常见到颗粒物料自由下落的现象,自由下落的颗粒物料会逃逸到空气中,造成局部甚至大面积的环境污染。粉尘进入空气会引发一系列的环境问题,在生产过程中产生的颗粒危害工作人员的身体健康、破坏生产设备、影响产品质量,颗粒物积累到一定浓度还可能引发尘爆;大量的颗粒物进入环境空气中造成大范围的污染,近些年我国北方城市频频出现的雾霾天气就与颗粒物大量进入空气有关。颗粒物料自由下落后与壁面接触反弹过程会引起二次扬尘,使颗粒扬尘的污染面积变大;下落物料对堆料形成的冲击也会引起二次扬尘。本论文在前人对气固两相流动研究的基础上,通过对气固两相流动运动规律的分析,掌握颗粒物料在空气中的运动规律,为控制颗粒物料自由下落引起的扬尘奠定基础,并对颗粒反弹和堆积过程进行数值模拟研究。本学位论文对圆球形、均一粒径的颗粒物料下落过程、反弹迁移过程和堆积过程的研究主要采用数值模拟的方法,利用基于有限元方法的流体计算软件COMSOL Multiphysics 5.0。针对物料下落的不同过程采用不同的物理模块来进行计算,主要用到湍流模块、流体流动粒子追踪模块以及动网格模块。在模拟研究中,引入基于曳力方程的流体与颗粒之间的相互作用力,在标准_k-e湍流模型中采用欧拉—拉格朗日方法研究,实现了流体相与颗粒相两相间的双向耦合,并通过对流体速度变化和颗粒速度变化的分析验证了本文双向耦合模拟气固两相流动的正确性;本文是运用克努森余弦定律和蒙特卡洛方法,进行了考虑颗粒与壁面碰撞后动量损失的随机反弹迁移过程的模拟;在对颗粒堆积过程的研究中提出通过网格变形来反映颗粒堆积的过程,在该方法中通过引入累加器作为中间变量将与下壁面接触颗粒的量转化为网格变形的量,最终通过网格的变形的形态反映颗粒堆积后的形态;同时观察了颗粒堆积后对流场流动的影响情况。模拟结果表明:颗粒粒径越大、下落高度越高、密度越大对流体的扰动也越大,同时颗粒群中的颗粒受到流体的影响比单颗粒大而且更加复杂,并不是颗粒数目简单相加的结果;颗粒反弹过程的模拟实现了考虑动量损失以及反弹后方向的随机的情况。虽然通过网格变形来反映颗粒的堆积取得了理想的结果,但与真实的颗粒堆积过程相比仍有差异。通过对比分析颗粒堆积与不堆积的流场速度变化情况,得出在研究颗粒二次扬尘问题时不可忽略颗粒堆积的影响。