由矿焦异质颗粒填充的高炉是典型的气固逆流反应器,其中存在着复杂的多相物理化学以及传输现象,尤其随着高炉的规模化与大型化,高炉内的工作环境变得更加复杂、恶劣而又难以监测,使得理解炉内的传输现象和准确调控变得更具有挑战性。高炉的透气性、合理压差是高炉顺行,低焦比,高喷煤的关键指标和参数之一,维持高炉料柱合理的透气性是保证合理的煤气流分布、高效的气固热交换和还原反应的基础。本研究基于此背景,考虑到高炉炉料为物性不同的矿焦分层装入且炉料的下降速度远小于煤气流上升速度的特点,故将高炉块状带简化为由异质颗粒构成的固定床进行研究。另一方面,计算机技术不断发展、计算能力逐年提高,采用数值模拟仿真的手段研究工程问题,不仅经济环保,而且效率较高,研究者们也越来越重视高炉数学模型的建立,以及利用其研究炉内物理化学和传输现象规律的工作。因此本文将简化成的异质颗粒填充床模型,应用离散元方法（DEM）模拟矿、焦固相颗粒填充,使用连续介质流体力学方法（CFD）模拟高炉内的煤气流,建立了面向解析高炉块状区透气性的异质颗粒固定床的CFD-DEM数学模型,采用C++语言通过自编程的方式建立了模型的软件包,重点研究了相同料柱高度下,不同装料层数、厚度的料床,不同混装情况的料层以及不同焦比的料床结构对流过料床流体压力降的影响。得到的结论如下:（1）对建立CFD-DEM流固耦合计算模型的有效性进行了验证,改变流体的初始表观平均速度的情况下,模拟所得的流体压力降数据与应用经典多孔介质Ergun方程计算所得的压力降数据吻合良好,变化趋势一致,即流体流速增大时,通过床层后的压力降也相应变大;改变颗粒的粒径大小的情况下模拟所得的流体压力降数据与Ergun方程计算所得的理论压力降数据吻合良好,变化趋势一致,即构成床层的颗粒半径增大时,流体流过床层的压力降在减小。（2）颗粒的杨氏模量表征了其刚度,在DEM模型中杨氏模量的大小决定了颗粒重叠量的多少。为了保持模拟结果符合生产实际,在本文所列的底面直径为1m,高度为3 m的计算条件下,焦炭的杨氏模量应大于5 ×106 Pa,烧结矿的杨氏模量应大于1 × 107 Pa。（3）不将异质颗粒混装,只将它们分层填充,当填充层数相同时,流体通过倒装的床层的压力降大于其通过正装床层的压力降。造成这种现象的原因在于密度越大的颗粒在下落到混合界面处时,对界面的作用力越大,从而使得界面的厚度越大,增加了床层对流体的阻力。倒装情况下流体随层数改变的压力降的回归方程为y=-0.0846x2+0.9622x+5.9419;正装情况下流体随层数改变的压力降的回归方程为y=0.0752x2-0.3539x+7.5358。式中y和x分别为△p和料床层数。（4）当将一部分焦炭颗粒混入烧结矿层时,焦炭的混入会使得料床的结构趋于均匀。在考察料床层数和焦炭的混入比例时,尽管随着料层数目的增多流体压力降有波动增加的趋势,随着焦炭混入比例的增加流体的压力降有波动降低的趋势,但两种情况下流体的压力降变化幅度都较小,趋势较平缓。固定烧结矿层混入的焦炭量,流体压力降随料床层数的变化回归方程为y=0.0701x2-0.5489x+8.7771,式中y和x分别为△p和料床层数;固定层数为4层时,流体压力降随烧结矿层混入焦炭量的变化回归方程为y=-7.7464x2+6.9874x+6.44,式中y和x分别为△p和焦炭混入量。（5）增加料床中的大颗粒有助于流体的通过,即料床焦比的增加有利于流体压力降的减少,但相比于在烧结矿层混入焦炭,焦炭层的厚度和料层界面对流体压降的影响更显著。保持焦炭层厚度不变时,流体的压力降随焦比变化的回归方程为y=-0.0009x2+0.4541x-46.846,式中y和x分别为△p和焦比;保持烧结矿层厚度不变时,流体的压力降随焦比变化的回归方程为y=-0.0013x2+0.6573x-73.613,式中y和x分别为△p和焦比。定性地来说,在研究由异质离散颗粒构成的固定床的料层结构与流过其中流体压力降的关系时,异质颗粒的数量比、料层中异质颗粒的混合比、料层的厚度以及装料的顺序都是应该考虑的因素。