颗粒物质广泛存在于自然界并且与人类的工农业生产以及人们的日常生活息息相关．长久以来人们对颗粒物质的研究一直有着极大的兴趣。近几十年来，随着实验技术的不断发展，人们有了更强有力的手段来研究颗粒物质内部的动力学行为；此外计算机模拟的引入使得对于颗粒物质动力学行为研究的脚步大大加快。现在，颗粒物质的研究已经发展成为国际前沿的研究领域。 本文介绍了采用实验和分子动力学模拟的方法对于垂直激励下颗粒物质中的波动和输运现象的研究工作。实验中，我们深入研究了置于倾斜放置容器中的颗粒物质在垂直激励下自发形成的隆起沿斜面向上输运的现象。我们测量了输运的速度随激励频率、加速度和容器倾斜角度的关系。为了研究输运机制，我们改用与隆起形状相同的有机玻璃块进行了实验，结果我们发现了类似的输运现象。通过对真空情况下的对照实验以及对粒子底部形状的测量，我们提出隆起脱离底板时上下表面之间的气压差以及隆起与底面碰撞时其间的摩擦力共同形成的棘齿效应导致了隆起沿斜面向上输运的机制。借助统计力学的方法，人们定义了颗粒物质的热力学状态量。为了从实验上得到这些量，我们设计了一套高速成像运动分析系统。通过对一个二维系统中所有粒子的位置和速度的跟踪和对记录数据的统计，得到了这些量随时空的分布。首先通过对颗粒物质系统质心高度的谱分析，我们发现颗粒物质的整体运动在一定的频率和加速度下会出现周期性。通过统计平均，我们得到颗粒物质系统作为一个整体在一个周期内的位置、速度以及机械能的变化。这些量的变化规律显示颗粒物质在一个周期内会经历自由运动，与底板碰撞的压缩和恢复三个阶段。实验结果还显示了垂直激励下颗粒物质系统是一类非平衡态系统。改用不同的激励参数和粒子数，结果都显示了类似的阶段性。实验和分子动力学模拟的结果在颗粒物质系统质心周期性的运动规律上能够很好的吻合，这表明分子动力学模拟在研究颗粒物质动力学特性方面是一个有效的方法。 本文还研究了垂直激励下颗粒物质密度，温度等状态量随空间高度以及时间的分布，结果观测到了密度波和温度波的存在。在每个振动周期中，当自由运动颗粒层与底板开始碰撞时，密度和温度波形成并且开始向上传播。而且在向上传播过程中会逐渐畸变。通过在不同相位颗粒层温度随高度的分布和背景速度场的比较，我们发现，温度的极大值出现在与底板碰撞后向上运动粒子流和自由向下运动粒子流的交汇区域。当温度波前峰传递到一定高度时，前峰中的马赫数单调增加并超过1，表明颗粒层中传递的波已演变为激波。我们研究了激波传播速度与激励参数和粒子数的关系。结果表明激波传播速度随粒子层数增加而增加，随粒子层与底板碰撞时的相对速度增加而增加。采用分子动力学模拟的方法，我们研究了非弹性硬球组成的二维颗粒物质的波动现象。模拟结果表明当存在表面激发时颗粒物质内部同样存在激波。我们着重研究了颗粒物质内部波动和表面激发的关系。发现在激波向上传播时，在激波区域颗粒物质垂直运动动能向水平运动动能转移，水平动能在水平方向上的调制导致了颗粒物质的表面激发。另外，我们还研究了周期结构的容器底面对颗粒物质表面激发色散关系及波动幅度的影响，并且发现了存在底部结构时颗粒物质表面波动的局域化以及纽结现象。