滴流床反应器广泛应用于催化加氢等石油加工过程,充分了解滴流床内的流体流动特性是成功设计滴流床反应器的关键。利用数值模拟方法对滴流床内的流体流动特性进行研究,操作简便,费用低,并且可以提供实验方法难以获得的反应器内部的流体流动特性。在催化剂颗粒尺度上的数值模拟研究可以准确获得滴流床反应器内局部的流体流动特性,为孔隙尺度和床层尺度流体流动特性的研究提供更多的细节支持,并进一步为反应器优化设计提供更加详细准确的数据支持。因此,本文在催化剂颗粒尺度上对滴流床反应器内的流体流动特性进行模拟研究。本文采用VOF多相流模型研究了气液两相流体通过滴流床反应器内单颗粒、两颗粒和三颗粒时的流体流动特性。研究发现,催化剂颗粒表面和周围的流体流动特性受相邻的其他颗粒影响较大。对于单颗粒,分别考察了气液相速率和颗粒粒径对颗粒表面和周围流体流动特性的影响,结果表明,随着气液相速率的增大,液相流体在催化剂颗粒表面的停留时间减小,液相流体在颗粒表面由膜流逐渐过渡到溪流;改变气相速率和颗粒粒径对颗粒周围速度分布和下游流体流动形态有较大影响。对于两颗粒,分别考察了气液相速率、颗粒间距和流体物性的影响,研究发现,随着气液相速率的增大,上下两颗粒表面液相流体由膜流向溪流转变更加明显,颗粒表面液相体积分率最大值均大于单颗粒;随着颗粒间距的增大,上方颗粒表面液相体积分率变化规律与单颗粒基本一致,下方颗粒表面液相体积分率最大值逐渐减小,颗粒下游涡流出现不同程度脱落甚至消失;流体物性对颗粒表面液相分布和颗粒周围的流体流动形态有一定影响。对于三颗粒,分别考察了气液相速率和颗粒间距对中间颗粒表面和周围流体流动特性的影响,研究结果表明,随着气液相速率的增大,液相流体在中间颗粒表面体积分率最大值介于单颗粒和两颗粒之间,液相流体在颗粒表面分布更加均匀;随着颗粒间距的增大,液相流体在颗粒表面体积分率最大值逐渐减小,颗粒下游涡流出现一定程度脱落甚至消失;当颗粒表面存在液相流体时,颗粒下游出现多个尺寸较小的涡流。