鼓泡流化床在能源、食品、化工等诸多领域都有着重要的应用,其中流化床内的气固两相流动特性一直是研究的重点。许多学者对入口表观气速、颗粒种类、形状和直径等因素进行了研究。在实际应用中,鼓泡流化床内的颗粒常常是多组分的,因此对鼓泡流化床内不同颗粒的混合特性的研究非常必要。本文选择相同密度不同粒径的两种颗粒,进行了不同配比的双组分颗粒在鼓泡流化床内气固两相流动特性的实验与数值模拟研究。本文基于粒子图像测速技术(Particle Image Velocimetry,PIV)搭建实验台,选用两种不同粒径的透明球形玻璃珠作为颗粒进行实验,测量颗粒的实时速度,分析流态化规律。实验结果表明入口表观气速越大,气泡尺寸越大,双组分颗粒运动越剧烈,气固两相混合更加充分。颗粒配比不同时,小颗粒质量分数对双组分颗粒平均速度在不同床层高度上有不同的影响。对比粒径1.6mm/2mm和粒径1mm/2mm的两组双组分颗粒的实验结果发现,前者的床层膨胀大,气泡尺寸大,后者产生的气泡更为规则,鼓泡现象更为明显。数值模拟计算基于欧拉-欧拉双流体模型,采用颗粒动理学理论封闭颗粒相方程组,采用曳力模型描述气固两相间的相互作用。本文考察了入口表观气速、双组分颗粒配比、颗粒粒径、曳力模型和恢复系数等因素对颗粒行为的影响,分别研究了包括速度、颗粒温度、相对浓度和瞬时空隙率在内的参数分布情况,深入研究其内在机理。数值模拟结果表明,鼓泡流化床内的颗粒运动情况与实验结果吻合较好。双组分颗粒在床中部向上运动,在床两侧向下运动,呈现环核状流动。曳力模型选择Huilin-Gidaspow模型,弹性恢复系数选取0.95时模拟结果与实验结果吻合较好。双组分颗粒中大颗粒的相对浓度随着床层高度的升高而降低,小颗粒的相对浓度随床层高度的升高而增加,双组分颗粒出现分层现象。随着入口表观气速的增加,双组分颗粒的平均轴向速度增大,颗粒运动更加剧烈,床层膨胀增大。双组分颗粒的平均颗粒温度在不同床高处规律不同。在床层底部,小颗粒质量分数最大时的平均颗粒温度最大,在床层顶部则相反。从瞬时空隙率云图上来看,小颗粒质量分数较大时,床层膨胀小,气泡形状规则,能看到明显的尾涡。