目前，立轴冲击式破碎机在转子结构设计、耐磨件耐磨性和产品质量等方面都有了良好的进展，但作为破碎对象的石料，其在破碎机工作时的行为状态以及与转子、破碎腔的关系研究甚少。因此，将现代破碎理论与颗粒力学模拟相结合、离散元技术和计算流体力学技术相结合对立轴冲击式破碎机破碎腔流场中的颗粒进行DEM仿真和气固耦合分析，不仅有利于掌握立轴冲击式破碎机破碎腔中颗粒与空气的运动规律，改善破碎机的产品质量，而且对推进转子的创新设计，提升企业的研发水平和市场竞争力都具有重要的理论和应用价值。本文首先对传统型转子的物料加速过程进行分析，以离散元软件EDEM和三维设计软件Solidworks为平台建立转子和颗粒力学仿真模型，研究了颗粒加速与转子接触部位、颗粒速度和颗粒受力、单颗粒运动与立板作用以及颗粒加速与耐磨件的关系。仿真表明，转子加速颗粒的过程可以分为物料下落、物料分散和物料加速三个过程，其中物料的加速主要是在立板和抛料头所在区域完成，加速颗粒对转子中抛料头的冲击磨损最为严重；约80%左右的颗粒能够获得较高的抛射速度，而且颗粒速度变化显著影响颗粒之间的作用力而有助于提升破碎效果。同时，由于存在完全加速和不完全加速，传统型转子抛射进入破碎腔流场中的颗粒运动状态是混乱无序的，物料抛射速度也不一致，这将会引起产品粒径范围大、破碎率较低等问题。利用TRIZ发明问题解决理论对立轴冲击式破碎机破碎腔流场进行系统分析、资源分析和物质-场分析并建立功能模型，找出了传统型转子存在问题的症结，阐明了新型转子解决立轴冲击式破碎机破碎率相对较低和产品粒度范围大等弊端的有效性，并利用离散元软件EDEM对新型转子的半径组合、冲击板安装角度和加速不同粒径颗粒进行离散元分析，确定了新型转子半径、冲击板安装半径和安装角度的最佳组合为300*500*2°，适宜的入料粒度为30mm左右。将计算流体力学软件FLUENT和离散元软件EDEM相结合，对破碎腔流场进行气固耦合分析和离散元分析对比，包括颗粒与颗粒之间以及颗粒与气体之间的相互作用，分析流场中颗粒的碰撞区域、颗粒流速度、破碎概率、单颗粒轨迹和能耗以及空气运动规律，获得了颗粒碰撞位置与破碎概率和能耗之间的相互关系，即在碰撞砧板区域颗粒破碎概率较大，颗粒碰撞次数与破碎能耗之间没有直接的关系。在转子转速为1400r/min时，颗粒加速程度较高，碰撞次数较多适宜整形破碎，而且能耗利用率较大，对砧板冲击适中；颗粒受气流的影响随粒径的减少而增大，小颗粒受到气流作用后，运动离散作用增强，颗粒与颗粒以及颗粒与砧板之间的碰撞增多；相反，随着颗粒粒径的变小，流场中颗粒体积百分含量的增大使得颗粒对空气的作用越来越明显，明显提升了流场的运动压力和湍流动能。