流化床反应器因其良好的气固混合以及传热传质特性,在当今能源化工行业得到广泛应用。近年来,针对单组分流化床系统中气固流动特性的研究层出不穷,但是对多组分颗粒流化床系统的研究还较少,由于其内部流动过程中相态分布以及介尺度结构变化都呈现出复杂的关系,使之成为多相流领域研究的热点。基于多组分颗粒流化床系统,以气泡为介尺度,构建了基于气泡的多组分颗粒曳力模型,引入非均质系数H_d表征气泡对气固曳力介尺度的影响程度,着重研究了多组分颗粒中不同颗粒的非均质系数H_d的变化情况及其原因,并分析了入口表观气体速度、颗粒体积分数、颗粒密度以及床层温度等参数的影响。基于欧拉-欧拉模型,应用多组分颗粒曳力模型对多组分颗粒系统中颗粒的混合与分离进行数值模拟研究,分析了床层压降、床层高度、颗粒浓度分布、颗粒径向轴向速度等参数变化情况,并与传统Gidaspow曳力模型进行对比,研究表明,考虑气泡影响的曳力模型与实验结果更加吻合。分析了不同入口表观速度和床层温度对颗粒混合程度的影响。研究发现,入口表观气体速度的减小,会使得两种颗粒分离程度加深,但是床层温度的增大,则会导致分离程度的减弱。应用多组分颗粒曳力模型对多组分流化床系统细颗粒扬析过程进行数值模拟研究,分析了不同表观气体速度、颗粒体积分数以及床层温度等参数对颗粒扬析的影响。研究表明,随着入口表观气体速度和细颗粒质量分数的增大,细颗粒的扬析率常数以指数形式增长;而随细颗粒直径和床层温度的增大,细颗粒扬析率常数呈现出先增大后减小的趋势。应用多组分颗粒传质模型,对含有惰性颗粒的多组分流化床系统中活性颗粒吸附水的传质过程进行模拟研究,分析了不同表观气体速度、活性颗粒质量分数以及床层压力等参数对传质过程的影响。研究表明,入口表观气体速度和活性颗粒质量分数的增大削弱了传质过程;而入口水浓度和床层压降的增大则有利于促进活性颗粒的传质。