在工业生产、散装物料运输等过程中,经常可以见到粉料从高处下落到地面、料堆、料仓、或传送带上,这种仅依靠重力作用使得颗粒物料以自由下落的方式进行操作成为即节能又高效的方法。当颗粒物料自由下落以及与料堆或接触面碰撞时,会有大量颗粒物扩散到周围空气中,这些游离的颗粒物不仅会对空气造成污染,而且对人体和设备等也会产生一系列危害。因此无论是对人员的身体健康还是设备的正常运行,倾倒物料过程中粉尘的散发以及对环境的污染就成为必须考虑和解决的问题,因此设计合理有效的粉尘控制系统便显得极为重要。本文总结了国内外自由下落颗粒流的研究现状,基于对相关理论基础、实验研究和模拟的分析,确定适用于自由下落颗粒流的气固两相模型、物理模型以及边界条件。本文通过分析稀疏颗粒射流卷吸空气机理,研究了颗粒流在自由下落过程中的空气速度分布以及卷吸空气量、颗粒运动特性以及颗粒扩散浓度、物料下落产尘量的影响因素。利用DPM-CFD的双向耦合模型针对不同情况下自由下落颗粒流进行数值模拟计算及研究,得到空气速度分布,并且对空气速度进行积分,确定了相应的卷吸空气量;得到不同下落距离的颗粒运动特性及颗粒浓度分布,为以后设计粉尘控制系统颗粒捕集位置的设置提供依据。在实验研究过程中,对产尘量做了大量实验,记录颗粒流下落过程的运动形式和可吸入颗粒的产尘量,得出产尘量与物料种类、下落高度、下料质量及口径的关系。