电站锅炉炉内“声波影响燃烧技术”是利用声学理论和技术来提高燃烧和热量转换效率的重要技术手段。但是,支撑其炉内声学理论研究却长期处于落后水平,如强声波在炉内的非线性传播特性、声波在炉内含颗粒烟气介质中的传播特性、声波作用下颗粒表面的振荡流场特性、声波对颗粒的传热传质特性的影响,以及声波对燃烧过程的影响等,造成其基础理论研究严重滞后于其技术需求的局面,并最终成为阻碍该技术进一步推广应用的瓶颈,因此,研究声波作用下煤颗粒的动力学特性具有重要的学术意义。本文推导了声波的非线性波动方程,研究了位于可听声频率段的强声波在电站锅炉中的非线性传播特性。基于简单波假设理论,对声压级达到160 dB的强声波传播过程发生畸变和谐波生成进行了分析研究,并计算了不同频率声波的冲击波形成距离;计算得到了炉内黏热流体介质中伯格斯方程的严格解,研究了发生非线性效应与耗散效应下强声波的传播特性;求解了弛豫流体介质中强声波传播的非线性波动方程,并讨论了弛豫介质中声波的传播特性。研究了可听声频率范围内声波在电站锅炉含颗粒介质气体中的传播机理,建立了电站锅炉含颗粒介质气体中的声衰减系数计算公式以及声速公式,得到了声衰减系数、声速与声频率、颗粒介质体积分数、颗粒粒径及烟气温度的关系。根据多体多次散射理论,对颗粒介质体积分数较大的循环流化床锅炉中的声传播特性进行了讨论,并对其声衰减系数以及声速进行了修正。分析了声场中炉内煤颗粒的夹带特性以及声波作用下的次级效应—声流,并在此基础上,研究了声波作用下煤颗粒周围气体的振荡流动特性(文中入射波的振荡幅值远大于颗粒特征长度,同时声雷诺数小于20)。根据所求得通用微分方程的解,详细分析了在不同声雷诺数与斯特劳哈尔数的情况下,颗粒壁面的流场分布、轴向压力梯度、切向应力以及分离角的分布规律。基于二维轴对称、非稳态,层流的质量、动量和能量守恒方程,研究了声波作用下夹带在烟气中单颗粒煤粉的传热特性。分析了声压级范围为145～167 dB,频率分别为50 Hz、1 000 Hz以及5 000 Hz时,颗粒壁面的温度场、局部努赛尔数、表面平均努赛尔数以及时间-空间平均努赛尔数的分布规律;同时还探讨了声波作用下烟气中滑移单颗粒煤粉的传热传质特性(颗粒与烟气之间有稳定的滑移速度)。分析了声压级范围为150～170dB,可听声频率范围中,以及在声质点速度与滑移速度的不同速率比情况下,颗粒局部努赛尔数、表面平均努赛尔数以及时间-空间平均努赛尔数的分布规律。并对声波强化颗粒的传热特性进行了实验研究,所得结论验证了理论研究的结果。本文所得结论为声波应用于电站锅炉中强化煤颗粒燃烧提供了依据。