颗粒物质是大量离散固体粒子集合而成的物质,是自然界中最为普遍的物质,物理上属于复杂非线性耗散系统,相变现象十分复杂。由于颗粒物质的行为与堆积历史和排列次序有关,具有不确定性的特点,其研究存在一定的困难。目前对于许多现象原因的解释还停留在定性水平,物理本质尚不明确。在颗粒物质领域开展研究工作,一方面对解决工程实际问题有所贡献,另一方面可以促进统计力学、非线性动力学、交通流、应用数学和计算机科学的发展。本文主要针对了颗粒在槽道中的流动特性进行了一些实验和模拟的研究,发现了一些新的现象,为进一步了解颗粒运动机理提供了契机。而且我们的实验和模拟工作可以为颗粒的管道输送、混合问题,甚至交通流等相关领域提供一些理论性的指导。通常颗粒斜槽流实验使用的流道为竖直流道,本文将之改为带两个拐弯的倾斜流道,通过改变两个拐弯点之间的流道宽度,发现了颗粒系统的稀疏流-密集流的相转变。实验中的相转变过程并不是突变的,而是经历了一个临界的区域。在该区域中,颗粒的最终稳定状态可能为稀疏流,也可能为密集流,即实验发现的双稳现象。实验确定了双稳区域存在的流道宽度范围,而且离散元模拟得到的双稳区范围和实验结果也十分接近。由于流道中存在两个瓶颈,初始时刻入口流量的波动导致两瓶颈形成密集流的先后顺序不同,从而导致了这种双稳的现象。为了更直观地解释该现象发生的原因,用离散元方法对流道的两个瓶颈分开进行了模拟,得到了两个瓶颈稀疏流临界流量和密集流流量之间的关系。日常生产生活中既存在直流管道,同样也会遇到带拐弯的管道,因此我们对拐弯流道的研究具有一定的实用价值。颗粒双流道汇流类似于交通问题中的入匝道系统。交通流中为了达到优化交通的目的,通常会研究入匝道的相图区域分布情况。本文希望通过类似的方法研究颗粒双流道汇流的相分布,这同样也有助于解决颗粒流量的优化问题。实验中通过调节两个流道阀门开口(即入流),发现系统呈现九个不同的流动相态,并实验获得了以两个阀门开口宽度为横纵坐标的系统相图。颗粒汇流得到的相图和交通流入匝道系统的相图十分相似。离散元模拟得到的初步结果和实验也较为接近。双流道颗粒汇流涉及颗粒的混合、流量的优化,具有一定的工程指导价值。