飞灰颗粒的沉积与磨损现象广泛存在于锅炉受热面中。沉积与磨损的动力学本质和基础都是颗粒碰撞,而且二者之间往往是同时发生,并且又相互抑制。忽略二者之间的关系会影响到沉积和磨损研究结果的可靠性,造成无法对受热面沉积和磨损的准确定位,给锅炉设计、运行等带来困难。本文以颗粒碰撞动力学理论为基础,分别建立了颗粒的沉积模型和磨损模型,进而研究了冷态下和热态下锅炉受热管沉积与磨损耦合机制。主要研究内容陈述如下:（1）建立了考虑粘性、弹塑性及微滑移行为的介观尺度颗粒碰撞模型。在介观尺度颗粒的碰撞过程中引入弹塑性过渡区,通过分析加载阶段和卸载阶段受力的连续性、光滑性、单调性等因素,分别建立了弹塑性加载阶段和弹塑性压缩下卸载阶段的法向力模型。进而应用微滑移理论建立了介观尺度颗粒的切向力模型。基于本文模型,研究发现:模型在预测颗粒的速度恢复系数、角速度、反弹角等运动特性与实验结果基本一致,且优于其他模型的计算结果;模型能很好地反映出碰撞过程中法向压力的变化规律,在加载阶段,接触区域中心的压力在达到弹性压缩临界值后,接触区压力的增速逐渐减缓,且压力分布逐渐趋于均匀,而在卸载阶段,法向压力逐渐减小,压力分布由均匀分布逐渐向抛物线分布过渡;模型能准确地预测出颗粒的沉积特性,在双对数坐标系下,临界粘附速度随颗粒粒径的增大呈线性减小趋势。（2）建立了基于软球碰撞理论的磨损机理模型。基于痕迹法理论,并利用冲击坑尺寸建立了切削磨损和变形损失磨损模型。然后,通过与已有的实验结果进行对比,验证了模型中经验系数与碰撞条件的无关性,并进一步分析了经验系数与硬度比之间的关系,重点研究了颗粒破碎在磨损中的影响作用。基于本文模型,研究发现:模型具有较高的适用性,能较好地预测最大磨损角;模型系数与碰撞条件无关,但与硬度比H～～关联性较大,当H～～＜0.15时,模型中系数n随着硬度比的增大而减小,而当H～～＞0.15时,系数n稳定在0.5;切削磨损因子Cc～随着H～～的增大而增大,变形损失磨损因子c～D随着H～～的增大也呈现增大趋势;颗粒破碎直接影响着切向速度指数fC和法向速度指数fD,使得fC和fD呈现两类分布规律,当H～～＜0.15时,fC呈现出线性增长趋势,而当H～～＞0.15时,fC保持不变;在H～～＜0.15时,fD几乎恒定在2.8,而在H～～＞0.15时,fD减小。此外,本文还建立了n、Cc～、c～D与H～～的关联式,可应用于磨损率的预测。（3）提出了“颗粒簇+动网格”双形貌预测方法,并利用DEM颗粒包和放大网格变形对沉积与磨损计算过程进行加速,基于CFD-DEM方法实现了冷态下圆管表面积灰、磨损及形貌的耦合计算,进而分析了来流速度、颗粒粒径等对沉积与磨损的影响。研究发现:“颗粒簇+动网格”形貌预测方案可实现积灰和磨损的同步模拟,预测的结果与实验结果吻合较好;采用一定粒径的颗粒去填充DEM颗粒包,不但不会改变沉积体的反弹特性,而且还节省了沉积的计算时间;圆管的磨损率与颗粒粒径的3.4次幂成正比,而圆管的磨损率与风道进口处颗粒速度的2.7次幂成正比;圆管表面的沉积量随着时间的增长呈增大趋势,但这种增长趋势逐渐趋缓,同时沉积时间随着颗粒碰撞速度的增大而减小,而圆管表面的磨损量随着时间的增长呈现线性增大趋势。（4）根据材料物性对现有模型进行进一步的修正,建立了一种基于温度效应的灰颗粒沉积与磨损模型,进而研究了热态下圆管表面积灰与磨损的耦合机制。研究发现:模型能够准确预估温度作用下颗粒反弹特性和临界粘附速度,对于圆管表面的颗粒沉积与磨损特性均有较高的预测精度;进口温度和圆管表面温度的升高,均使得圆管表面的沉积量增大,但二者对磨损的影响却呈现相反的规律,磨损量随着进口温度的升高而降低,而磨损量随着圆管表面温度的升高而增大;中等速度下积灰与磨损的耦合作用很明显,颗粒沉积与磨损之间存在着竞争关系;同等圆管沉积量时,受热管迎风面前端的局部积灰更易制约管道的换热效率;在利用控温的方式减轻受热面积灰与磨损方面,应优先选择降低受热面的温度。（5）通过对磨损形貌的计算,研究了长期飞灰磨损作用对受热管形貌的影响,并以此分析了形貌对受热管热特性的影响关系。研究发现:随着时间的推移,在碰撞位置|θ|较小处飞灰颗粒对管道撞击频率和撞击角度呈下降趋势,而在碰撞位置|θ|较大处撞击频率和撞击角度呈上升趋势;“马鞍型”磨损率曲线的峰值随着时间的推移呈现微下降趋势,同时峰值的位置逐渐向大角度方向移动,而曲线两侧的磨损率随着时间的推移逐渐增大;总磨损率随着时间的推移逐渐增大,但总磨损量增速却会减缓;受热管的换热效率随着时间的推移逐渐增大。本文还研究了长期磨损作用下的形貌与管壁热应力的关系,所得理论有助于进一步揭示受热管爆漏的机制。