工业上存在着大量的高温颗粒,如干法粒化后的高温高炉渣颗粒,其温度高达1000℃。颗粒过高的温度为其输送过程及形态的稳定带来了一定的影响。为了保证高温颗粒高效、高品质的运输,本文提出了采用水冷式振动输送机来输送高温颗粒,其实质上是一个高温颗粒在振动输送床内流动与传热的过程。由于离散颗粒系统运动和传热的复杂性,学者们逐渐采用离散单元法对颗粒系统的工作机理进行研究。本文通过试验测定和仿真实验的方法确定了高炉渣颗粒的基本接触参数(碰撞恢复系数、静摩擦系数和滚动摩擦系数),并采用EDEM建立了颗粒运动的三维DEM数学模型。此外,在自行搭建的小型振动输送实验平台上进行振动实验,并将实验结果与模拟结果进行对比,验证了采用EDEM研究颗粒流动特性的准确性。本文采用所建立的三维DEM模型研究了不同振动模式(简谐直线振动和椭圆振动)以及不同振动参数(振幅、频率和振动方向角)对颗粒流动特性的影响规律。模拟结果表明:颗粒物料在振动输送过程中,呈现出倍周期运动、聚集态、表面波和周期分岔等振动特性。对于直线振动输送机,随着振幅和频率的增大,颗粒物料平均输送速度逐渐增大;随着振动方向角的增大,颗粒物料平均输送速度先增大后减小,并在δ=30°时取得最大值。而对于椭圆振动输送机,其运动规律有所不同,随着振幅的增大,物料平均输送速度逐渐增大,但当A=4.5mm时,失去了输送的能力;随着频率的增大,物料平均输送速度先增大后减小,并在f=20Hz时取得最大值;随着振动方向角的增大,物料平均输送速度先增大后先减小再增大,并在δ= 30°时取得最大值。此外,在相同振动参数的情况下,直线振动模式下颗粒物料的平均输送速度均大于椭圆振动模式下颗粒物料的平均输送速度。当振幅A=3.5mm,振动频率f20Hz和振动方向角δ=30°时,在简谐直线和椭圆振动模式的情况下,二元球形高炉渣颗粒均能实现较好的混合及均匀的输送。整体而言,简谐直线振动模式下颗粒物料可取得更大的输送速度,并可实现均匀稳定输送。本文建立了离散颗粒传热模型,基于CFD-DEM耦合的方法,选用FLUENT-EDEM进行双向耦合,对直线振动输送高温颗粒传热特性进行了研究。模拟结果表明:采用离散颗粒传热模型研究颗粒系统的换热过程能获得更精确的颗粒温度分布;靠近水冷壁的颗粒温降较快,而床层中心的颗粒温降较慢,颗粒沿输送方向被不断冷却;颗粒沿输送方向的温降速率各不相同,最大值可达到0.99K/s,最小值仅为0.33K/s,取其算术平均值为0.68K/s。