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沙柳作为沙生灌木类树种之一,具有平茬复壮的生长优势,根系发达、生长速度极快,是我国西北地区一种典型的沙区能源树种。由于长期以来对该类资源利用意识的缺乏,再加这类生物质资源分布零散、储存困难、运输成本高等缺点,使其得不到有效利用。因此,将沙柳生物质致密成型为热值较高、储运方便的生物质颗粒燃料,不仅能使之得到有效利用,同时能缓解能源匮乏、环境污染等问题,也能带来一定的经济收益。本文针对影响沙柳颗粒致密成型过程中能耗和产品品质的因素进行研究,重点关注了原料的几何形状对摩擦特性和能耗影响内在原因,同时就成型模具轴截面对能耗等的不同影响展开研究,最后研究压缩工艺参数并对木质素玻璃化温度进行模拟,探索粘结机制的深层次原因,为生物质致密成型“高品质、低能耗”提供理论指导。生物质致密成型,除了物料种类、颗粒形态、模具结构以及成型压力、水分含量等诸因素的影响,随着温度的升高,物料内部木质素会从玻璃态转化为具有粘结作用的胶黏态,起到天然粘结剂的作用;在常温成型过程中,这一温度主要来源于颗粒与颗粒及模具间的摩擦。本文以粉碎后的沙柳细枝颗粒为研究对象,借助适用于散体物料数值模拟的离散单元法,以及适用于微观粒子研究的分子模拟技术,对物料颗粒在致密成型过程中的力学特性、成型机理、粘结机制等进行了研究;通过软件EDEM分析了颗粒间摩擦角（休止角）随各因素的变化关系,研究了模具轴截面结构对成型过程及燃料品质等的影响,得出了不同条件下单个颗粒的受力与变形特征,以及各参数对燃料成型品质与功耗等的影响;通过软件Material Studio探究了压力、温度、水分等对沙柳木质素分子玻璃态转变温度（Tg）、扩散能力以及分子间作用关系等的影响,得出了不同条件下木质素的玻璃态转变温度、扩散特征、氢键的形成等及其演化规律。结果表明:沙柳颗粒摩擦角在43.4°50.7°之间,该值的变化主要受颗粒形状、粒径、不均匀系数（Cu）等的影响,其中,类棱体颗粒形成的摩擦角最大、柱体次之、球体最小;随着粒径的增大摩擦角也在增大,但逐渐趋于平缓;在给定的粒径范围内,随着不均匀系数的增大摩擦角也在缓慢增大,但其趋势逐渐平缓甚至坍塌变小。模具轴截面结构对颗粒的受力过程、形变特征、燃料品质,以及对成型功耗等各指标均有影响;其中,双弧度下压缩力变化较平稳且能耗最小,燃料成型密度较高,颗粒间的接触也较好。通过正交分析,发现粒径为1-4 mm、压缩速度60mm·min-1、保压时间75 s时,成型燃料的粘结强度与成型密度较高且成型能耗较小。分子模拟显示,含水率在8%、11%、14%、17%时,沙柳木质素的玻璃态转变温度依次为410、392、381与376 K;其次,木质素分子的扩散能力随温度的升高而增大,随压力与含水量的增大呈先增后减的趋势,并在压力为40 MPa、含水量14%时达到最高值;当含水率、压力与温度分别为14%、40 MPa与380 K时,水分子与木质素分子形成了较强的氢键,预测其主要来源为水分子与环羟基或非环羟基之间的相互作用。对成型燃料微观形貌的观察发现,竖直方向粒子间主要以分层叠加的形式结合在一起;水平方向,主要以平铺、搭接、嵌合的形式结合在一起,此外,有类似于支架作用的丝网状结构存在,有效增强了颗粒的机械强度。应用离散元、分子模拟技术等方法对沙柳颗粒致密成型的研究,能够有效的探析其成型特性及粘结机制,可为生物质的研究与生产提供借鉴和参考。