气固两相流在近几十年的工业高速发展中起到了一个极为重要的作用,在很多的工业领域中是不可缺少的环节。而阀门作为气力输送管道中的最重要的控制部件之一,在工业领域中,闸阀作为气力输送系统的开关,需要频繁启闭。由于闸板的节流作用,流通面积和流动方向发生突变,气相与颗粒相之间的相互作用在突变压力及流道的耦合作用下发生急剧变化,甚者在输送过程中,颗粒堆积在阀门凹槽低流动区域,造成阀门的运转性能降低,降低阀门使用寿命,严重时会造成阀门无法正常工作,进一步影响到整个输送系统。因此,本文通过数值模拟和实验研究的方法,主要研究了稀相气力输送中闸阀内部颗粒流动特性及主要壁面的磨损分布,为提高闸阀运行性能、优化闸阀总体结构,提高闸阀耐久性提供了理论支撑。主要内容如下:(1)稀相气固两相流致磨损研究。针对闸阀稀相气固两相流致磨损研究,建立了相对应的CFD-DEM数值模拟方法,颗粒碰撞反弹模型和磨损模型,基于剪切应力传输(SST)湍流模型,研究了在稀相气固两相流中阀门开度、气体进口速度以及颗粒粒径对颗粒流动特性和闸阀主要壁面磨损分布的影响。并通过相对应的实验分析,验证了数值模拟的准确性。结果表明:阀门开度的变小、气体进口速度的增大以及颗粒粒径的减小会使得颗粒从气体获得的速度增大,对主要壁面的磨损值也在逐渐增大,且最大磨损值均发生在壁面靠近流道处。(2)局部浓相气固两相流致磨损研究。针对闸阀局部浓相气固两相流致磨损研究,建立了相对应的实验系统。利用高速摄影仪、激光位移传感器和超景深显微镜研究了闸阀在局部浓相气固两相流中阀门开度、颗粒粒径以及颗粒浓度对颗粒在槽道内堆积效应和闸阀槽道后壁面磨损分布的影响。结果表明:随着阀门开度的减小和颗粒浓度的增大,颗粒进入阀腔槽道内颗粒数量增大,逐渐在槽内形成堆积效果。同时颗粒粒径的不同对于槽道内形成的堆积效果有着不同的影响。颗粒在槽道后壁面处的堆积后,对槽道后壁面形成保护效应,但在失去堆积层的保护作用后,后壁面磨损值逐渐提高,在顶端处达到最大。