煤炭是我国工业过程中生产的不可或缺的原材料,占我国能源消费总量的很大一部分。清洁煤技术的持续发展对保障国家能源安全具有深远的历史意义,能够从根本上减少污染问题,促进国民经济快速有效发展。煤气化工艺是煤资源洁净核心技术的重要组成部分,它的发展不仅使煤资源得到高效、清洁的利用,而且减少了环境污染,对其气化过程进行建模和优化具有重要的现实意义。本文使用Barracuda软件对航天炉粉煤气化过程进行模拟,模拟结果与实际吻合较好。基于所建立的模型,进行了关键参数对内部流场、气化结果的分析,并讨论了喷嘴结构对内部流场影响,最后通过热态工况条件的模拟分析、以及对反应器放大过程的模拟对比,总结了热态流动特征及放大规律,对实际生产具有重要的指导意义。第一章主要介绍了我国目前的能源结构,引出大力发展煤气化技术的重要性,进而介绍了主要的煤气化技术,突显了航天炉煤气化技术的优势,由于模拟研究相较实验研究的成本低、效率高,所以本研究采用数值模拟方法来开展研究;第二章主要介绍了本研究采用的软件Barracuda,说明了其在气固两相流模拟过程中的主要优点;第三章研究了冷态工况下航天炉流场的主要特征,包括角度射流和喷嘴结构对内部流场的影响,验证了所选曳力模型的可靠性,为热态模拟提供了基础;第四章研究了热态工况下试验台和工业炉两种气化炉内流场和主要气体组分的分布情况,得到了热态工况下的主要流场特征,为航天炉的进一步放大提供理论指导;第五章总结了本研究得到的主要结论,介绍了研究的创新点以及对后续研究的展望。研究结果表明:角度射流会加速颗粒扩散,形成较为明显的返混现象;考虑了详细喷嘴结构的模拟更为接近实际状况,喷嘴处导流结构的存在使得颗粒扩散更为明显,较早的产生湍流涡团,并发生偏流现象;EMMS/DP曳力模型可以很好地模拟出煤气化颗粒流动的主要特征,帮助加深对炉内流场认识。热态模拟由于反应存在明显的吸放热过程,炉内流场更为复杂,压强和气速分布较冷态发生明显的变化。