矿石、煤炭、粮食等大宗散货物料转运装卸过程中,尤其是卸料作业时,散货物料中的微细颗粒容易扩散到空气中造成粉尘污染。粉尘污染对人体健康、作业安全均有严重的危害性。目前,针对散货卸料过程粉尘治理的方法主要包括喷水抑尘、喷雾抑尘、通风除尘等,但各种方法均有其明显的局限性,因此有必要开展散货卸料过程中粉尘抑制研究。本文针对散货卸料过程粉尘污染问题,采用CFD-DEM耦合方法,对散货卸料过程粉尘产生机理及气固二相流场动态分布规律进行数值模拟研究,据此提出一种新型螺旋导料抑尘料斗,并完成其抑尘效果的数值模拟仿真研究。本文的主要内容及成果如下:(1)散货卸料过程中粉尘产生机理及其影响因素。通过建立自由下落过程颗粒受力及其空气中颗粒悬浮速度的理论模型,分析散货物料卸料过程一次扬尘及二次扬尘机理,获知气流的剪切作用、卷吸作用以及拖曳作用是粉尘产生的主要原因,并通过卸料高度与颗粒流碰撞入射角对产尘影响规律的分析,获知采用合理的方式改变卸料高度及碰撞入射角,将有助于减少粉尘的产生。(2)基于CFD-DEM的散货卸料过程气固二相流场动态分布数值模拟研究。以散货从抓斗至料斗的卸料过程为对象,通过Fluent-EDEM耦合仿真模拟,分析颗粒流运动、料斗内空气流场分布、流场随时间和空间的变化规律,进一步阐述了散货卸料过程中粉尘产生机理。仿真结果表明:在卸料过程的三个阶段均有含尘气流从料斗逸出,自由落料阶段和物料堆积阶段产生的含尘气流从料斗四周逸出,而部分含尘气流在料斗内形成涡流,在流场衰弱阶段被逐渐的稀释和携带出料斗。(3)新型螺旋导料料斗抑尘方法及其抑尘效果研究。基于散货卸料过程中粉尘产生机理,创新性的提出螺旋导料料斗抑尘方法,并通过理论和正交仿真实验完成螺旋导料板结构尺寸的优化设计;CFD-DEM耦合仿真分析结果表明:通过增设螺旋导料板降低自由落料高度,增大颗粒碰撞入射角,改变颗粒运动轨迹,使螺旋料斗卸料过程粉尘的扩散主要发生在自由下落阶段和碰撞堆积阶段,大大减少卸料过程粉尘产生量,同时由螺旋导料板构建的半密闭空间,对粉尘的扩散具有较好的抑制作用。(4)螺旋料斗负压吸气综合抑尘方法研究。为进一步提升螺旋料斗抑尘效果,提出螺旋料斗负压吸气综合抑尘方法,基于流量比法确立负压吸气参数,通过CFD-DEM数值模拟表明:负压吸气抑尘方法能很好的解决螺旋料斗粉尘扩散问题。此外,通过螺旋料斗负压吸气综合抑尘方法与常规料斗负压吸气抑尘方法的数值模拟对比,表明螺旋料斗负压吸气综合抑尘方法除具有更好抑尘效果外,还能大幅降低负压吸气量,减少能耗。