燃煤锅炉运行过程中,受热面产生积灰污染,致使换热管管壁腐蚀及锅炉效率降低。在积灰形成过程中,成灰物质的传质机理主要包括惯性撞击、湍流扩散、热泳力扩散、冷凝机理和化学反应等五类,其中积灰绝大部分的质量份额来自于惯性撞击的贡献。本文以锅炉受热面积灰为研究背景,基于软球物理模型、实验手段和数值计算方法,研究煤灰颗粒与平板表面冷态惯性撞击过程的粘附机理,为后续热态及表面有覆层的惯性撞击研究打造基础,提供研究思路和方法。首先,对颗粒动力学理论进行阐述。介绍颗粒在流场中受到的流体曳力、颗粒有效重力等,为验证流场对颗粒运动的影响提供理论计算依据。对于颗粒碰撞动力学,介绍线性、Hertz、DMT及BD等静态(或准静态)接触力学模型。提出材料的粘弹性和塑性变形是能量耗散的主要原因,材料粘弹性引起的能量耗散大小与碰撞截止时间成正比,较大的塑性变形也会引起较大的能量耗散,能量耗散的程度可由阻尼系数来衡量。将接触力学模型与能量耗散理论相结合,引出描述惯性撞击过程的软球物理模型。其次,对煤灰颗粒与平板表面冷态惯性撞击过程进行实验研究。实验结果表明,随着入射法向初始速度的增大,法向恢复系数先急剧增大后平缓最后减小,即实验曲线分为上升段和下降段,曲线的变化趋势反映了材料粘弹性和塑性变形引起的能量耗散份额的变化；临界捕集速度随颗粒粒径的增大而减小。最后,对煤灰颗粒与平板表面冷态惯性撞击过程进行数值计算。依据颗粒在流场中的动力学,判定流场对颗粒运动的影响可忽略不计。基于软球物理模型,结合实验数据,数值计算Hertz、DMT和BD模型不同入射法向初始速度对应的碰撞截止时间和阻尼系数,判定引起能量耗散的原因,为解释实验曲线变化趋势提供佐证。计算结果表明,三种模型的计算结果变化趋势均一致,即碰撞截止时间随着入射法向初始速度的增大而减小,且在较小的入射法向初始速度下,碰撞截止时间变化较为敏感,当速度较大时,变化趋势平缓；在实验曲线上升段,阻尼系数随入射法向初始速度的增大而减小,在实验曲线下降段,阻尼系数随着入射法向初始速度的增大而增大；阻尼系数可表征为法向恢复系数、颗粒粒径和碰撞截止时间的函数。此外,将三种接触模型预测不同粒径颗粒的临界捕集速度与实验值进行对比,BD模型预测值与实验值较为接近,说明BD模型引入的颗粒与平板表面之间的作用力较为合理,能较好的反映实际惯性撞击过程的特性。