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颗粒沉降现象广泛存在于自然界和工业应用中,对人类生活和工业生产有着重要的影响。在工业上,颗粒沉降可以应用到很多方面领域,包括诸如水处理行业、矿业工程、石油工业以及印染行业等,过滤、沉积、浓密、增稠、流化、物料流体输送、通风除尘等单元操作经常应用,不同颗粒沉降特性的差异来实现颗粒与流体、颗粒与颗粒之间的分离筛选、反分离裹挟等功能。为探讨研究颗粒群沉降特性的切入点,本研究以独立的均匀球形非凝聚性刚性颗粒为研究对象,从理论力学入手,利用力学知识对理想球形颗粒群在静置水体中进行受力分析,并提出在径向以及切向方向的力学特点,然后根据牛顿第二定律推导出颗粒在竖直装置中的运动方程,通过通过模型试验,深入探究不同条件（浓度、粒径分布、颗粒分布、颗粒形状等）下,颗粒群在静止水体中的沉降规律,系统地研究了颗粒沉降性质,揭示了颗粒粒径、密度、温度等对颗粒沉降速度、沉降位移以及边界层厚度的影响,主要结论如下所示:（1）在加速运动的初期,即t-t0≤30d2/ν时,Basset力对颗粒沉降运动产生较大影响;当颗粒粒径较大或旋转较强时,Magnus力对颗粒沉降运动产生较大影响,当│uc-u│较大时,绕流阻力远大于Magnus力,Magnus可忽略不计;当流场的速度梯度较大,在粒径大小的尺度内有明显的速度变化,Saffman力不可忽略;（2）单颗粒自由沉降试验结果显示,颗粒粒径、密度以及温度对颗粒沉降速度有很大的影响。对同一粒径,颗粒到达终端沉降速度所需的时间随着密度的增大而减小,减小的幅度较小;对同一密度,颗粒沉降所经历的加速阶段随着粒径增大而增加,颗粒到达终端沉降速度所需的时间随着粒径的增大而增大,颗粒终端沉降速度随着粒径增大而增加;水温对颗粒终端沉降速度的大小有重要的影响,但对颗粒到达终端沉降速度所需的时间长短影响较小;（3）通过对球形颗粒沉降过程中边界层模型的建立,颗粒粒径以及密度对边界层厚度以及达到最终厚度的大小有较大影响,随着颗粒密度的增大,粒径越大,边界层厚度变化趋势越不明显,当颗粒粒径达到一定值后,颗粒边界层厚度将不随颗粒密度的变化而变化;同一粒径条件下,颗粒边界层厚度随着颗粒密度的增加而降低,达到一定值后,边界层厚度趋于稳定;当颗粒速度基本不变时,颗粒边界层厚度也基本不变;同一颗粒密度,颗粒粒径越小边界层厚度越厚。根据试验发现影响颗粒群沉降速度的有颗粒浓度、颗粒粒度分布。