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流化床因具有优良的传热传质特性而成为石油化工等工业领域的重要设备。近几十年来,人们发展和应用计算流体动力学(CFD)的方法来解决流化床放大设计过程中存在的问题。能否准确地描述颗粒的受力,尤其是曳力,成为数值求解方法的关键。本文针对低颗粒浓度条件下颗粒所受曳力下降的问题,提出改进的曳力模型,并耦合欧拉双流体模型对鼓泡流化床内的流动特性进行数值模拟研究。随后,本文又讨论了颗粒尺寸分布对气固流动的影响。所开展的具体研究内容和获得的相关数值结果如下:首先,构建了改进的曳力模型。改进的曳力模型具有这样的特点:曳力系数kgs在颗粒浓度?s(0.1,0.38)范围内低于Syamlal-O’Brien模型和Gidaspow模型的曳力系数,这与曳力下降的颗粒浓度区间吻合。其次,进行了鼓泡床内气固流动特性的模拟研究。研究结果表明,与Gidaspow和Syamlal-O’Brien模型相比,改进的曳力模型对床层局部压降的预测结果更好;随着表观气速的增加,改进的曳力模型能够更加准确地预测床层膨胀;当表观气速为0.36 m/s时,相比于Gidaspow模型,改进的曳力模型对颗粒时均轴向速度的预测能力得到明显提升;当表观气速为0.46 m/s时,改进的曳力模型对径向颗粒浓度分布的预测结果明显好于Syamlal-O’Brien模型;在气泡当量直径方面,模拟结果与实验结果相符;在床内颗粒流型方面,相比于Gidaspow模型,改进的曳力模型能够准确地预测床内涡的分布。最后,进行了群体平衡模型(PBM)和多粒径模型的研究。结果显示,多粒径假设过高地估计了床层膨胀,而PBM粒径假设所获得的床层膨胀略高于单一粒径假设;PBM粒径假设所预测的气泡直径与Werther计算模型基本一致;随着颗粒粒径范围的扩大,滑移速度的峰值向低颗粒浓度偏移。