气固两相湍流广泛存在于自然界,工业和环境过程中,颗粒的存在会改变湍流性质,也即湍流变动(turbulence modification),这一直都是多相流机理研究的前沿与热点.尽管国内外在这方面已做了大量工作,但迄今为止对气固相间作用机制仍不甚了解.湍流拟序结构的发现极大地促进了湍流研究的发展,也使从介观尺度上认识颗粒与湍流间的相互作用成为可能.本文在前期PIV实验研究的基础上,采用直接数值模拟结合拉格朗日颗粒跟踪方法对水平槽道气固两相湍流进行模拟.相间作用采用颗粒点源双向耦合模型,结合Jeong和Hussain提出的拟序结构识别方法,提取到了颗粒加入前后的湍流边界层中三维准流向涡特征结构,探究了颗粒所致湍流拟序结构的变动机理.模拟结果表明,湍流壁面雷诺数Reτ=150时,重质细颗粒(ρp/ρp=7333,dp+=0.7,St=200)的存在抑制了壁面湍流拟序结构.颗粒使得准流向涡沿流向尺度减小,同时削弱了因拟序结构产生的湍流脉动.通过检查颗粒加入前后准流向涡周围的剪切雷诺应力大小,再现了实验中观察到的颗粒削弱拟序涡结构强度的现象.基于本文的模拟结果和前期的实验数据对气固两相湍流变动机理做出以下解释：水平槽道中重颗粒自身较大的惯性决定了其行为主要受重力和壁面碰撞控制,表现出具有复杂轨迹的跳跃运动(saltation),由此带来的强烈轨道交叉作用破碎了边界层准流向涡结构,导致其流向尺度减小,强度削弱,并因此改变了全场湍流性质.