气力提升装置是利用气力提升原理,以压缩气体来使位于装置底部的物料得到提升和输送。该装置由于具备机械结构简单、无运动部件以及工艺简单的优点得到广泛的应用,主要用于深海锰结核的开采、化工物料的输送、深井取水、深井采油以及河道清淤等方面,尤其在深海采矿和清淤方面其被认为是最有发展前景的技术之一。针对国内水库淤积问题较为严重和河道疏浚清淤设备多采用传统机械结构造成工作效率低、耗损大、挖深小的问题,本文以提高应用于水库清淤的气力提升装置工作效率为中心,以解决该装置的所存在的问题为路线方针,从以下五个方面来阐述和获得相关结论：(1)概述本文所研究的气力提升装置、相关国内外研究现状以及本课题的工程背景,讨论当前条件下气力提升装置所存在的利弊,从而得出结论：被广泛应用的气力提升装置在疏浚清淤领域将具有很好的发展前景,是一种先进的生产力,并提出该种装置所存在的问题,在此基础上构建本文的研究技术路线和研究内容。(2)开展气力提升机理的研究,分别从气力提升工作过程中多相流、管道阻力损失、装置工作效率等方面分析气力提升装置的性能,并进行气力提升装置工艺参数的设计,得出结论：影响气力提升装置性能的因素主要有提升管管径、浸入率、气流量和进气方式。(3)研讨计算流体动力学(CFD)应用于气力提升的基础理论,从一般的流体控制方程的通用形式入手,提出气力提升装置中多相流流动的数值计算策略,得出结论为：采用混合模型控制方程来研究多相流的流动,运用有限体积法(FVM)对控制方程离散,针对管内湍流状态使用标准k-ε两方程模型,近壁区处理采用壁面函数法,最后选择分离式解法中的PISO算法来加快收敛速度。(4)验证和确认CFD数值模型应用于气力提升装置的可行性,通过搭建已知实验的模型开展数值计算,对比其与真实实验数据的一致性,得出结论：所建立的气力提升装置CFD数值模型与已知实验模型的误差控制在20%以内,证明其数值模型是可行的和稳定的。(5)提出应用于水库清淤的气力提升装置的概念模型,结合实际工况分析影响装置性能的关键性因素,在近似处理概念模型的基础上利用CFD数值计算和正交试验两种方法开展装置混合管关键参数的优化设计,得出结论：通过数值正交试验选择最优参数方案,使得所提出的气力提升装置的工作效率达到84.58%,实现高效率的目标。