湿法洗涤和湿沉降是工业过程和大气环境清除颗粒物的重要方式之一,而单液滴捕集颗粒是上述过程的基础。本文围绕细颗粒物绕流液滴时的迁移、沉积行为开展研究,探明液滴对细颗粒物的捕集机制,为开发新型工业烟尘净化技术、理解大气环境的湿沉降清除机制提供基础支持。首先,采用三维数值模拟方法,研究了惯性和热泳机制作用下颗粒的迁移行为和液滴捕集效率。研究发现在喷淋涉及到的雷诺数范围,液滴附近流动边界层存在分离且呈现非稳态和非轴对称形态。惯性机制控制下,流场振荡引起了颗粒瞬态惯性沉积和撞击速度分布、瞬态惯性捕集效率的振荡。基于颗粒惯性运动行为的研究,建立了惯性捕集效率公式。热泳机制控制下,细颗粒物的热泳运动和沉积存在多种模式。特别是当尾涡出现周期性脱落时,颗粒的热泳运动模式、被捕集颗粒的出发区域、捕集效率等参数均随流动呈非稳态变化。通过数值模拟与热泳捕集效率公式计算结果的对比,分析了传统热泳捕集效率公式计算偏差产生的原因,并对热泳捕集效率公式进行了修正。其次,采用大涡模拟研究了液滴变形对惯性和热泳捕集的影响。研究发现,液滴变形使得其对颗粒的惯性捕集效率在斯托克斯数大于0.4时增加,在斯托克斯数小于0.4时减少,变化幅度随着液滴变形程度的增加而增加。液滴变形使得其对颗粒的热泳捕集效率降低,降低幅度随着液滴变形程度的增加而增加,但与液滴表面与气体的温差无关。基于变形液滴和球形液滴捕集效率的对比分析,建立了考虑液滴变形修正的液滴惯性与热泳捕集效率的预测方法。最后,数值计算、理论分析以及实验相结合,研究了微米级疏水颗粒撞击液面后的运动行为。基于颗粒撞击液面的动力学模型,模拟了微米级疏水性颗粒撞击到液滴表面后的运动行为,分析了振荡、反弹和沉没三种运动模态下颗粒位移与受力、做功的关系,提出了区分颗粒撞击液面后运动模式的判据。通过分析判据发现,临界速度主要受表面张力系数、颗粒接触角和颗粒粒径等影响。建立了可用于拍摄微米颗粒撞击液面运动行为的实验装置,实验研究了颗粒撞击液面的过程,分析了颗粒接触角、表面张力系数对颗粒撞击后运动行为的影响。通过实验与理论计算结果的对比,验证了理论模型的准确性。