粉尘弥散造成的空气污染严重威胁工农业生产安全和大气环境质量,是亟待解决的一大难题。散料自由下落对周围气流的卷吸和释放是粉尘弥散的一大诱因,但是由于自由落料诱导气流呈现出不稳定的弱动态变化,气流与颗粒之间、颗粒与颗粒之间的相互作用机理十分复杂,而目前对散料下落过程中气相和颗粒相的动力学行为的研究还不够深入。因此,深入研究自由落料过程中颗粒与气流的耦合机理,分析诱导气流的流动规律和颗粒的动态衍变行为,能够为工农业生产过程中粉尘弥散的抑制提供理论基础和科学依据。本文基于中粮食转运现场建立实验模型,选择粮食作物作为颗粒物料进行自由落料诱导气流流动规律和颗粒运动特性的探索。通过测量整个落料过程的总气流速度大小对诱导气流进行表征,并利用单因素法对幂函数拟合关系进行量化分析,探讨了落料高度、质量流量、粒度和落料管空间等相关性因素与诱导气流之间的关系。研究结果如下:诱导气流速度与落料高度的1.29次方成正比,与落料质量流量的0.35次方成正比;在实验粒度范围内,诱导气流速度随着粒径的增大而增大,幂函数拟合系数和指数分别由0.2236和0.2691增加到0.4580和0.3843;在实验落料管径条件下,诱导气流在管径120 mm处最大,随着管径的减小和增大均呈现减小的趋势。利用量纲分析的方法,在实验数据的基础上建立了计算诱导气流量的半经验模型,经过验证确定该模型的误差在20%以内。并对其他计算模型在本文实验条件下的适用性进行了对比分析,结果表明,颗粒尺寸是决定计算模型适用性的关键因素之一。利用CFD-DEM耦合方法对自由落料过程进行了数值模拟,并对颗粒流的动态流动过程以及颗粒扩散特征、诱导气流的速度特征、压力特征等实验中难以观察到的一些参数的相关规律进行分析,发现颗粒速度与下落高度成正比,并随下落时间的增长而增大;模拟绿豆颗粒以0.68 kg/s的质量流量下落155 cm时,颗粒流束的直径d_h随着下落高度H的数值关系可用公式d_h=0.109H+0.049来表示;不同高度截面的气流速度分布和压力分布趋势大致相同,数值均随下落高度的增大而增大,落料盘附近的气流流动性最强。该论文有图33幅,表7个,参考文献110篇。