水煤浆管道输送技术具有效率高、成本低、占地少、污染小、安全可靠等优点,广泛用于洁净煤技术领域,但是该技术仍有大量的基础问题尚未解决,而这些问题制约着高浓度水煤浆管道输送技术的发展。高浓度、高粘度浆体特别是水煤浆这种液固粘稠浆体的雾化一直以来都是各国研究者研究的重点也是难点,开发出高效、耐磨损以及燃料适应性强的喷嘴是实现煤浆大规模气化及燃烧的关键技术之一。本文针对煤浆管道输送中所涉及的煤浆流变特性、管道阻力特性以及煤浆雾化技术中所涉及的喷嘴流量特性、雾化特性、雾化稳定性以及雾化模拟等方面的核心问题和科学问题展开研究。　　 从煤粉粒径分布出发,深入研究了颗粒配比对制备高浓度煤浆的影响因素；利用多变参数的流变模型,建立了多峰分布煤浆的体积浓度与相对粘度之间的流变关联式。联合采用经典Mooney滑移修正方法和Tikhonov正则化方法在水煤浆输送中试试验装置上详细研究了水煤浆的真实流变特性随煤种和浓度的变化规律。基于煤浆流变特性的研究,建立了考虑滑移特性的广义雷诺数,获得了不同煤种、不同浓度煤浆在直管内流动的阻力特性。对水煤浆流经突缩管、突扩管、渐缩管、水平弯管和竖直弯管的局部阻力特性进行的系统地研究,确定了局部阻力损失随着管件尺寸和广义雷诺数的变化规律,探讨了局部管件内沿程阻力损失与几何扰动损失对整个局部阻力损失的影响规律,为管道设计提供理论基础和参考数据。　　 设计建造了小型气泡雾化实验装置和气泡雾化喷嘴。研究了注气压力、气液质量比(ALR)等操作参数对喷嘴流量特性的影响规律,分析了高粘度液体的气泡喷嘴流量特性。结果表明,随着注气压力的升高,液体和气体的流量都显著增加；喷嘴注气面积、注气孔角度以及混合室长度等结构参数对液体流量影响不大,而增大喷口面积有助于提高气、液流量；由于高粘度液体在喷口处的液膜厚度比低粘度液体的厚,使得高粘度液体的流量明显比低粘度液体大。另外,本文考察了喷嘴结构以及液体性质对气泡喷嘴流量系数的影响,基于气液两相无滑移和最大滑移的液体流量计算模型建立了气泡喷嘴流量系数的预测模型,同时获得了气泡喷嘴的临界流量。　　 采用高速摄影对气泡喷嘴气液两相流动进行了可视化流态研究,首次研究了喷嘴结构和液体性质对气泡喷嘴内部气液两相流动状态及流型转变的影响机理,探究了气泡雾化产生不稳定的根本原因,采用修正的Bake两相流型图对气泡喷嘴内部两相流型进行了深入细致的理论分析。阐述了操作参数、空间位置、喷嘴结构以及液体性质等因素对气泡喷嘴下游雾化质量的影响规律。采用修正的局部均相流动模型(LHF)建立了气泡雾化下游场稀相区液滴速度的预测模型。基于雾化下游场能量、质量以及动量守恒方程,获得了气泡雾化下游场液滴粒径的预测模型,首次研究了液体性质、喷嘴结构等参数对气泡雾化下游场中气体动能利用率的影响规律。　　 采用基于颗粒统计学的理想雾化模型探讨了喷嘴内部气液两相不稳定流动引起的下游雾化不稳定。首次探明了非牛顿流体特性以及喷嘴结构参数对气泡雾化稳定性的影响因素,探讨了气泡雾化稳定性随着操作参数、空间位置等因素的变化规律。结果表明,当气液两相处于过渡流态时,下游雾化的不稳定性较高；由于液滴在雾场边缘处的波动以及雾化中心处出现的“液滴簇”使得雾化表现出较高的不稳定；液体粘度越低或者非牛顿流体特性越强,气泡雾化下游越不稳定。注气孔角度以及孔径对雾化稳定性影响不大,增加混合室长度能够减小气泡雾化的不稳定,雾化高粘度浆体时,喷嘴内部的结构特性对雾化稳定性的影响不明显。　　 基于液膜厚度计算模型和高粘度液体气液两相管内流动模型,首次提出了高粘度液体气液两相流经喷口处液膜厚度的计算模型,结合液膜不稳定破碎模型,建立了气泡喷嘴环状流下一次雾化的预测模型。在模型有效性验证的基础上,探讨了液体粘度对液膜厚度的影响。基于一次雾化的结果,采用欧拉.拉格朗日法建立了雾化下游场气液两相相互作用模型,获得了雾场中液滴粒径大小、分布以及速度沿轴向和径向的变化规律。结果表明,液滴在喷口处分布比较均匀,但是经过二次雾化后由于碰撞合并使得液滴粒径沿着轴向距离的增加而缓慢增加；液滴速度沿着轴向距离先迅速增加然后缓慢下降；由于高粘度液体气液两相在喷口处的滑移较大,使得气泡雾化高粘度浆体的气体动能利用率不高。