中文摘要：

颗粒物质是自然界最普遍存在,而又没有很好理解的物质体系之一。物体撞击颗粒体系所生成的沙坑、溅射以及喷流现象，是一复杂问题。认识其规律对陨石撞击星球等自然现象或灾难有重要意义，也有助于认识颗粒物质运动规律。我们将研究物体撞击颗粒的相互作用及引起颗粒运动的瞬态特性，研究受撞击后颗粒体系所生成的沙坑、溅射、喷流现象，以及撞击能在颗粒床内部损耗的过程。实验测量沙坑的大小、深度，以及颗粒溅射、喷流产生的规律，及其与物体形状和质量、撞击速度，颗粒大小，堆积密度，以及环境气压等因素的关系。给出系统的实验结果和动力学过程理论分析结果。

结论摘要：

（1）通过实验系统研究了快速下落物体在二维和三维颗粒介质中运动的规律，得到了颗粒介质对运动物体阻力形式，主要包括静压项和粘滞项，以及一个常数的颗粒摩擦项，实验发现在三维系统中静压项是主要的阻力表现形式，二维系统中由于自由度的关系粘滞项为主导。（2）研究了颗粒溅射和喷流现象，揭示喷流的形成及原因。（3）理论和模拟结合，根据零重力条件下的三维颗粒气体理论模型进行计算和分析，揭示了颗粒气体这一相变行为的不稳定性根源及其类气－液相变本质，给出了颗粒气体中这种相分离发生的临界条件，并通过分子动力学模拟进行检验，结果从定性上和定量上都能够很好吻合。（4）实验研究了双组分颗粒气体在两个分隔容器系统中的动力学性质。以两种颗粒的温度为颗粒气体组分函数为模型，成功得到与试验类似的布居振荡现象，并且得到从均分分布到振荡布居的转变Hopf分叉的结论。（5）研究了颗粒介质中应力分布和传播模式以及物体在颗粒介质中运动所受阻力，发现物体在颗粒介质中准静态下沉的深度随着颗粒尺寸的增大单调减小；球体在下陷过程中受到的颗粒床的支撑力，除了在约1mm范围的表面作用区域以外，与下陷深度之间满足很好的幂率关系。