本文以柔性空气室跳汰机为研究对象,研究了不同风压设定参数下强迫力随时间的变化规律;对跳汰机液位上升过程进行了理论分析,提出了强迫力做功、液位振幅以及能量耗散的计算公式,并提出最高液位时能量耗散的几种主要形式;通过设计实验研究了不同密度、粒度、体积下床层对于水流的阻碍作用规律,并与能量耗散模型相互印证。在研究外在强迫力变化规律时,作者主要研了进气期、膨胀期、排气期3个风阀控制参数对于风压的影响规律。经过大量作图分析,作者基于统计规律从风压变化图像中总结出三个特点,风压在进气期初期一个采样时间内上升至最大值,风压在进气期与膨胀期内先降低后升高,风压在排气期初期一个采样时间内下降至最小值。基于以上3个特征,作者提出假设,认为在风压迅速上升或者下降时,风压随时间按照线性变化;在进气期与膨胀期,风压按照正弦方式变化。模型建设完成后与实际变化曲线对比,效果良好。本文通过抽象理论分析建立了跳汰机液位振幅模型。经过理论分析,作者得出了外力做功、液位振幅与能量耗散之间的关系式与计算方法,并提出与床层有关的能量损失有三个部分,第一为颗粒表面与水流的粘滞力,第二为颗粒相互碰撞产生的能量,第三为系统达到最大势能时,颗粒群体蕴藏的动能。该能量耗散理论可以系统解释实验总结出的不同床层状况对于液位振幅的影响规律;经过推导液位振幅模型,得出外在风压增大,液位振幅成比例增加的结论。该结论与实际实验结果吻合。由跳汰液位振幅模型可知,液位振幅与能量耗散成反比例关系,因此,床层对于水流的阻碍作用可以用液位振幅来表征。作者研究了床层厚度、床层密度、颗粒粒度三种床层特性对于脉动水流阻力的变化。实验后得出如下3个结论:(1)随着厚度的增加,液位振幅呈现出先降低后升高的趋势;厚度增加导致颗粒与水流之间粘滞力增加,碰撞增加,因此能量耗散增大;当厚度增加到一定程度,床层难以跳起,床层颗粒蕴藏动能较少,能耗变为表面粘滞力为主,液位振幅开始增加。(2)随着床层密度的增加,在床层能够跳起的情况下,液位振幅逐渐下降。这是由于随着密度增加,颗粒之间相互碰撞带来的能耗增大,因此液位振幅下降;当床层无法跳起时,能量耗散变为以表面粘滞力为主,颗粒群体蕴藏动能与相互碰撞带来的能量损失减少,液位振幅增加。(3)相同真实体积、相同密度情况下,粒度越小其带来的床层阻尼越大。粒度越小,比表面积越大,颗粒与水流之间的粘滞力大大增加,碰撞带来的能耗也会增多,因此,粒度越小,带来的床层阻尼越大。液位振幅随着粒度的减小而减小。