气固流态化技术具有良好的传热传质和混合特性,被广泛应用于众多行业,如能源、石油化工、食品加工等行业。但在一些气固流化床中存在显著的问题是由于颗粒间以及颗粒与流化床反应器壁面之间的连续接触、碰撞而产生大量静电荷,静电荷的产生会带来一系列的问题,包括流化颗粒粘附到反应器壁、颗粒团聚和静电放电。颗粒粘附导致需要频繁关闭反应器进行清理,生产损失和维修成本高,造成重大的经济损失;严重时,会导致爆炸等安全事故的发生。本论文采用双流体模型(TFM)和离散元模型(CFD-DEM)对一个三维的矩形喷动床进行数值模拟计算,结合喷动床实验结果,对比分析两种计算模型对喷动床内颗粒流动特性的影响,并分别基于CFD-DEM和TFM,考察了四种不同曳力模型和两种不同摩擦应力模型对喷动床内颗粒流动特性的影响。发现CFD-DEM计算所得的喷泉高度更加接近实验结果,Gidaspow曳力模型与Syamlal-O’Brein曳力模型计算所得的喷泉高度基本一致且更加接近实验结果,Srivastava-Sundarasan(S-S)摩擦应力模型计算得到的床层底部壁面附近颗粒质量浓度较低,且床层底部区域中的颗粒有明显的向下运动现象,循环和混合效果更好。然后基于CFD-DEM,考虑静电力作用,改变颗粒电荷量并设置不同组分带电颗粒,详细分析了静电力对喷动床内颗粒运动、颗粒浓度以及颗粒受力的影响。研究结果表明,对于单电荷粒子,随着颗粒电荷量增大,喷动床的喷泉高度明显增加;床层底部区域颗粒有规律的内循环运动逐渐减弱,无规则运动更加明显;与颗粒不带电时相比,颗粒电荷量较低时,喷泉区的颗粒浓度沿径向分布曲线的峰值偏低,而随着颗粒电荷量增加,峰值又变大;环隙区喷射轴附近颗粒所受曳力明显增大,颗粒电荷量较大时,曳力增大幅度更大。对于双极带电且密度不同粒子,随着颗粒电荷量增大,床层上部的小密度颗粒数目变多,喷泉区内大小密度颗粒团聚现象更加明显;与颗粒不带电或颗粒电荷量较低时相比,颗粒电荷量较高时,喷泉区的颗粒浓度沿径向分布曲线的峰值偏高;大密度和小密度颗粒所受曳力沿径向分布相似,数值上有差异;在环隙区,颗粒电荷量较低时,喷射轴附近颗粒所受曳力会明显增大。对于双极带电且粒径不同粒子,与不同密度粒子的情况相比,喷动床内环隙区的范围明显更大,床层上部颗粒扬析程度更加明显;大粒径和小粒径颗粒所受曳力沿径向分布相似,数值上有差异;环隙区喷射轴附近颗粒所受曳力明显增大,且颗粒不带电和电荷量较低时的增大幅度基本一致,电荷量较高时的增大幅度较低。