传统的煤炭井工开采方式经济成本高,安全保障性差,同时对边角煤、鸡窝煤等地质条件复杂的煤炭资源难以开采,井下煤炭流态化开采能够较好地缓解以上难题,实现更加绿色安全的煤炭开采,而井下碎煤粒的流态化输运是流态化开采过程中不可或缺的重要一环。根据已有的其他类似工程问题的实际经验,从能耗成本、运输效率、管道设备磨损等角度综合考虑,粗颗粒在水平管道中输运的最佳模式为相对低流速的颗粒沉淀状态,然而颗粒床并非水平,而是以复杂的周期性的波、或者沙丘的形态向前推进。基于此,本文采用实验研究与理论分析相结合的方法对水平圆管内不同颗粒粒径在不同浓度和不同流速下的运动特征进行研究,利用Holder系数湍流象限法对沙丘上方流场进行分析,探讨了沙丘表层颗粒运动对其邻近上方流场的影响机制,从而为工程实际应用中井下流态化开采破碎煤粒的水平输运提供一定的借鉴意义和技术支撑,取得的主要成果如下:搭建了井下流态化开采煤粒水平输运实验平台,结合粒子图像测试技术（PIV）,研究粒径为100μm、500μm和1mm的颗粒在5%、10%和15%的浓度下的运动特性,得到结论:颗粒初始起动速度随颗粒粒径的增大而提高;颗粒床推移形成的沙丘,其平均波长随颗粒粒径的增大而增长。颗粒运动波形推移过程中存在两个重要过程,即沙丘壮大和沙丘削平过程。通过从旋度、速度梯度、雷诺剪切力以及水平/竖直湍流强度方面对两个过程的时均流场进行分析,得到结论:沙丘波形受流场中的强扰动旋涡结构影响较大,在沙丘壮大过程中,强扰动顺时针涡旋主要位于紧贴斜坡表面的位置,由水流冲刷表面引起,另外在远离波上方的水平空间内也分布着线型顺时针旋涡结构,其来自源于上游约10倍波峰距离处;在沙丘削平过程中,由于上游存在更高的波,沙丘则更多的承受上游邻波背风面后方的分离剪切层的影响。利用Holder系数湍流象限分析法对沙丘上方流场进行解释,得到结论:1事件通常发生在分离剪切层上方区域,2事件主要分布在靠近沙丘表面的回流区域内,3事件主要分布在沙丘上方一段距离的水平空间内,4事件通常发生在贴近沙丘表面的区域;整体分析发现2和4在靠近沙丘壁面的下游位置占主导地位,1和3则在外部流场中占主导地位。探讨了沙丘表层颗粒运动对其邻近上方流场的影响机制,将沙丘表层流场象限与该区域颗粒不同运动状态一一对应,并解释了沙丘壮大发展阶段其坡面上方时均正负雷诺剪切力纵横交错分布的特征,得到结论:1与2事件对应颗粒的连续的滚动运动,3与4事件对应颗粒的跳跃运动;负雷诺剪切力主要由4与3事件主导,颗粒的跳跃运动对负雷诺剪切力的影响大于滚动运动;1/4事件和2/3事件对应颗粒的不同运动过程交替出现,导致了沙丘表层正负雷诺剪切力交错分布的现象,且颗粒做一个滚动或起跳运动的周期距离约为5mm。本篇论文共有图58幅,表5张,参考文献54篇