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本文以粉煤气化气化技术为背景,采用高速摄像仪、粒子图像计算软件和Fluent等,对稠密气固两相射流过程中的颗粒弥散、颗粒运动特征等关键科学问题进行了实验研究,并建立了相关模型进行了数值模拟。具体总结如下：1.采用高速摄像仪拍摄了颗粒射流的运动状态,通过对所拍摄得到的图片进行分析获得了颗粒射流的弥散特征。结果表明：颗粒表观速度对颗粒流弥散宽度、颗粒流核心大小和颗粒弥散边界层大小等弥散特征量都有重要的影响；颗粒弥散宽度和弥散边界层大小首先随着距喷嘴距离的增大而呈线性增长然后保持一定大小不变；颗粒弥散边界层中颗粒的竖直速度分布可用抛物线表示；喷嘴角度能对颗粒径向速度产生一定的影响,进而影响颗粒弥散特征量的变化。2.对平行喷嘴中颗粒流的弥散特征以及弥散模式进行了分析,同时也对颗粒流在交叉射流中的弥散特征进行了分析。通过分析颗粒的受力情况导出了颗粒流未扰动长度的计算公式；提出了用于计算颗粒流弥散长度的卷吸模型,通过推导获得了弥散长度的表达式；分析了不同交叉角下颗粒流的最小直径和其出现的位置,并获得了其计算公式；引入了Strouhal数来划分波状弥散与振荡弥散,发现波状弥散范围内,第一个波的Strouhal数为0.03～0.07,而振荡弥散时Strouhal数为0.01CO20.02,过渡状态的Strouhal数为0.02～0.03。3.应用数值模拟的方法,研究了自由空间中颗粒流在同轴交叉射流中的弥散。采用Realizable k-ε模型模拟湍流,离散颗粒法模拟颗粒运动,颗粒间的碰撞采用概率碰撞模型。结果表明,随着交叉角的增大,气相的轴向速度越来越大,但轴线速度并不无限增大：气流和颗粒流交界处的湍动能高于其它位置,这有利于颗粒的弥散。在气固交界面,颗粒间的碰撞最为激烈。4.通过对稠密气固两相流方程的重整,在考虑空隙率对流场影响及颗粒间碰撞的作用下建立了颗粒射流在同轴气流中弥散的二维大涡-离散颗粒法模型(LES-DPM)。模拟获得了同轴射流中颗粒流弥散的整体流场特征,在喷嘴附近气流与颗粒流之间存在回流能导致颗粒对喷嘴的磨损。获得了喷嘴轴线处气体速度分布、颗粒的速度浓度分布以及碰撞频率随弥散模式的变化规律,轴线处颗粒速度、浓度和气体速度等能反应颗粒流的弥散状态；探讨了颗粒流弥散的机理,从气固相互作用(包括曳力系数的非线性性和操作压力)以及颗粒间的碰撞或颗粒间的能量传递揭示了颗粒流的弥散模式的产生是受两者相互作用的影响,且曳力系数的非线性性占主导地位。