生物颗粒物质包括谷物和种子，被认为是有限且离散的材料，具有复杂的不规则尺寸和形状。尽管这些颗粒的流动有时会表现得像连续流体，但它们的不连续行为无法基于传统连续体的计算机模型（例如有限元或有限差分方法）进行模拟。离散元法(DEM)与计算流体动力学(CFD)相结合，被认为是一种很有前途的数值方法，可以通过跟踪流体流动中每个颗粒的运动，对离散颗粒进行建模。DEM已被广泛应用于岩石和工程力学领域，在谷物加工以及收获后操作中DEM的应用越来越普遍。尽管CFD能够通过定量和定性描述流场的时空变化特征来模拟复杂的流体流动。这项研究采用了CFD-DEM耦合方法的新策略，以模拟一种常见的空气动力学系统（即逆流旋风分离器）中与农田有关的颗粒流。本文的工作主要包括五个主要方面，根据研究安排进行介绍。首先，介绍了空气动力学系统在农业过程和工业中的普遍应用背景。其次，介绍了CFD-DEM耦合方法的数学建模理论。第三，在自主设计的旋分离器中考虑颗粒-颗粒，颗粒边界和颗粒-流体的相互作用力，对生物颗粒的真实形状的不同质量载荷进行模拟和建模。第四，通过调节渐开线入口部分的位置和尺寸以及旋风分离器筒段的长度来对旋分离器进行优化设计。第五，将优化的旋风分离器与标准旋风分离器（1D3D，2D2D，1D2D）进行比较。为了对所研究的旋风分离器内部的颗粒流动进行数值分析，使用了ANSYS-Fluent?（CFD）和Rocky?（DEM）商业软件的单向耦合技术。同时，用于测试和建模的生物颗粒物质是在混合有气流的两组异质颗粒物质上进行的，即荷荷巴种子和不含飞灰的荷荷巴叶。这项研究被认为是在旋风分离和纯化领域中使用这种耦合方法对生物颗粒物质进行真实形状建模的首个起点方法。在本次调查中，对主要发现进行了讨论和总结，突出了未来的发展和挑战。所得结果表明，CFD-DEM耦合是一种有前途的技术，可以对浸入流体中的生物微粒行为进行建模，并且可能有益于开发和优化设备的几何形状和操作。