凹槽结构是管道输送系统中普遍存在的一种结构。当输送的介质是含有颗粒的气固混合物时,固体颗粒极容易在管道内堆积,进而导致碰撞、磨损等问题的产生。为了减少堆积,工业界往往采用吹扫的方式,通过在管道内部吹气,促使凹槽内部颗粒的流态化,进而达到消除颗粒的目的。然而,两相工况下凹槽内颗粒如何堆积,以及水平通气情况下凹槽内部颗粒流态化特性如何尚未得到很好地解决。本文主要通过搭建气固两相流动测试实验平台,通过可视化观测结合数值模拟,分析气固两相输送中颗粒在凹槽处的堆积规律,讨论凹槽堆满颗粒在水平气流状态下的流态化特性。主要研究内容如下:(1)设计并加工了管道凹槽结构,使用高速相机观测凹槽处颗粒堆积过程,并使用CFD-DEM耦合的方法对管道内凹槽处颗粒堆积过程进行模拟。使用MATLAB程序,对凹槽内堆积颗粒进行定量分析。综合研究了气流速度、颗粒粒径、颗粒质量流量、挡板宽度及凹槽结构对颗粒堆积的影响。得到凹槽内颗粒到达稳定阶段时,凹槽内堆积颗粒内部具有稳定性。在低气流速度、大颗粒粒径的实验条件下,颗粒更容易在凹槽处产生堆积。在此基础上,开展了正交试验,讨论了气流速度、颗粒粒径、颗粒质量流量对带挡板凹槽内颗粒堆积的影响程度。指出影响因子的主次顺序为颗粒粒径、颗粒质量流量、气流速度。(2)在不同气流同速度、颗粒粒径及挡板结构下,对凹槽内堆积颗粒的流态化运动进行实验研究。实验中通过上下及左右分层放置不同颜色的颗粒,获得了气流作用下凹槽内放置颗粒从静止到离开凹槽的整个过程。通过分析颗粒流动过程发现凹槽内堆积颗粒在流态化的过程中存在涌动现象,挡板的长度和入口速度,与涌动现象的发生呈正相关。研究同时指出挡板的存在会降低颗粒流出凹槽的时间。并对颗粒在带挡板凹槽中的停留时间及数目进行定量分析,得到堆积颗粒流态化过程中的颗粒流动时间、颗粒数目和速度的变化规律。