在一套连续进料的中心气升式气-固环流反应器装置上，考察了不同操作条件下各分区颗粒上行运动速度、下行运动速度及时均速度沿径向的分布规律，并与间歇操作时颗粒速度沿径向的分布规律进行了对比。研究发现，随着导流筒表观气速的增加，底部区域、导流筒中不同轴向截面处颗粒的上行运动速度和时均速度增加，下行运动速度减小，颗粒的环流速度增加。在相同的表观气速下，与间歇操作相比，连续操作时底部区域环隙下方颗粒的时均速度增加，主体向下流动；导流筒进料影响区颗粒的时均速度减小，返混增强；颗粒的环流速度增加。

在二维流化床中，用摄像法研究了锥形分布板上射流。实验中发现，锥形分布板上射流可分为I类射流和II类射流，60 °分布板上射流都是I类射流，45 °分布板上观察到了II类射流，随着条件的变化射流类型也发生了改变。射流的类型与分布板角度、孔速、颗粒性质、孔的位置有关。相同气速下，0 °（水平）分布板上的射流深度要大于45 °和60 °分布板。床层高度对射流深度的影响可以忽略。对实验数据进行拟合得到了锥形分布板上单孔射流深度关联式。

贴壁现象是制约移动床反应器操作弹性的瓶颈之一。在高度为1.3 m，宽度为0.3 m，厚度为0.04 m的矩形径向移动床冷模实验装置上考察了颗粒层的贴壁现象。记录了不同操作条件下贴壁与空腔现象产生的位置及形状大小，并测量了气体通过床层的压降。结果表明，随着表观气速的增加，贴壁层变厚，空腔变大，呈现为渐进型贴壁，而颗粒循环强度对贴壁与空腔现象无影响。通过力平衡分析建立了描述贴壁现象的数学模型，引入矫正因子对模型进行修正，模型计算值与实验值基本相符。

利用高温可视流化床研究了金属铁颗粒的高温流化特性和粘结失流化行为。探讨了流化气速，颗粒尺寸对粘结温度的影响。结果表明，气速越高，粒径越大，粘结失流化越难发生。不同温度下颗粒初始流化速率的测定结果表明，初始流化速率在高温下随温度升高而增大。热机械分析表明，随着温度的升高，颗粒表面粘度降低，颗粒间粘性力增大。结合粘性流理论，探讨了金属铁颗粒流化特性转变和粘结失流化的机理。

制备粒状多晶硅的流化床工艺在能耗和效率上具有明显优势，使用内循环流化床（ICFB）可以显著减少加热壁面的硅沉积。为此对内循环流化床（直径300 mm，高2 000 mm）冷模装置进行了实验研究，考察了宽筛分颗粒的流化行为。结果表明内循环流化床中颗粒整体循环流动有效抑制了分级流化。针对供热和气体旁流两个核心问题，考察了固含率、颗粒循环速度以及气体旁流的变化规律。当环隙区流化数U_D/U_mf和导流筒内流化数U_R/U_mf分别在2.5~3.2和2.2~2.7时，由中心筒到环隙的气体旁流量γ_RD小于4%。基于衡算和热态实验数据进行估算，表明内循环流化床能够满足供热需求并能有效抑制加热壁面硅沉积。

以工业级硫酸钙和膨润土为原料，通过机械混合法，制备了具有高强度的钙基载氧体。同时，在小型高温流化床上，以水蒸气为气化剂，考察了不同温度下载氧体与煤的反应活性和循环反应性。实验结果表明，CaSO₄/膨润土载氧体具有高的机械强度。在820~900 ℃，载氧体与煤反应性随温度升高而增强。反应温度为900 ℃时，气体产物中CO₂平均浓度为89.52%，基本不存在CO和CH₄。随着还原/氧化循环数增加，载氧体表现良好的反应性，7次循环反应后，碳转化率在70%以上，CO₂的平均体积含量保持在80%左右。X射线衍射分析表明，载氧体的还原产物为CaS，未生成CaO副产物。

对催化裂化提升管反应器内气体流经颗粒聚团的流体力学特性进行了数值模拟研究。研究结果表明，气体流经颗粒聚团时，由于聚团的阻力作用，进入聚团的气体流量较少，大部分气体从聚团两侧绕流过去，聚团内部不同位置的颗粒所受到的力不同。颗粒聚团性质对气体流经时的流体力学特性影响很大，聚团空隙率越大，穿过聚团的气体流量越大，聚团内颗粒所受到的力也越大；聚团尺寸越大，聚团内颗粒所受到的力越小。气体速度对其流经颗粒聚团时的流体力学特性影响不大。

建立了描述双流化床化学链燃烧反应器内气固两相流动的数学模型，采用计算流体动力学方法，模拟考察了提升管和鼓泡床相耦合的双流化床内不同单元之间气体泄漏产生原因和影响因素。化学链燃烧系统压力平衡的分析结果表明，反应器间的气体泄漏主要发生在溢流装置和鼓泡床之间；增大溢流装置表观气速，气体泄漏增大，而增大提升管或鼓泡床表观气速时，气体泄漏会随之减小；化学链燃烧系统内颗粒总藏量增加时，气体泄漏会减小；颗粒粒径减小后反应器之间气体泄漏降低。其研究结果对其他循环流化床反应器的设计与工程放大也有一定的借鉴作用。

采用基于颗粒动力学的双流体模型对FCC颗粒湍动床和挡板床内气固流动进行模拟研究，考察颗粒相壁面边界条件对其气固流动的影响。研究结果表明，采用Johnson-Jackson壁面边界条件描述壁面与颗粒的相互作用时，壁面反射系数对气固流动行为影响较大，而颗粒-壁面碰撞恢复系数影响甚微。通过将模拟结果与实验数据对比，确定壁面反射系数取0.001时能较好地描述壁面与颗粒间的作用力。对于挡板床，挡板的加入增大了壁面面积，壁面对颗粒的作用力更加显著，挡板壁面采用部分滑移条件时，穿过导向挡板向上和向下运动的颗粒数量均较大于采用无滑移条件时的结果。挡板壁面的光滑程度对其在床层中的作用有一定影响。

建立了基于粘性颗粒鼓泡流化床中气泡直径得到聚团相对运动速度，进而计算聚团尺寸的方法，对周涛的原聚团-力平衡模型进行了有效的修正，并对修正模型的正确性进行了验证。采用了基于聚团-力平衡修正模型对粘性颗粒的流化状态进行了三维模拟。不同气速下固含率的计算结果与实验数据基本吻合，但由于该模型未能很好地体现颗粒在床层顶部的返混情况，使得顶部固含率的计算值和实验值之间存在一定的偏差。计算得到的聚团尺寸随着所处床层高度或气速的增加而逐渐减小。正如实验现象所观察到的，通过对颗粒聚团运动速度的矢量分析验证了固相从床层中心和边壁下落、从两侧上升的双循环结构。

提升管进料混合段是催化裂化提升管反应器最关键的区域。为找到一种合理的方法以改善提升管进料段内油剂两相流动及混合状况，采用了EMMS曳力模型，对提升管进料混合段气固两相流混合及流动进行三维计算流体力学（CFD）模拟，并与实验数据进行了对比；分析了气固两相流动及混合特性，还模拟分析了不同进料角度对提升管进料混合段内二次流的影响以及两相流动、混合状况。结果表明，EMMS/Matrix曳力模型能够较为准确地模拟进料混合段内气固两相流动、混合过程；当喷嘴斜向上喷射进料时，射流影响区颗粒流混合不均匀，颗粒流恢复稳定流型所需时间长，且边壁受二次流影响，出现“高浓度、高返混”区域，工业过程中易引起结焦。由此提出了一种新型提升管进料段结构的改进方案，能合理利用二次流，实现颗粒流均匀混合和流动。

以煤催化气化制合成天然气技术为研究背景，内径0.2 m，高6 m，处理量为0.5 t/d的流化床气化炉为研究对象，建立了煤催化气化流化床气化炉的数学模型。将气化炉简化为3个区域：分布板区、气泡区和自由段区，基于稳态一维模型，考虑了加压下流体力学性质（最小流化速度、射流高度和直径、气泡直径和速度以及床层膨胀比），质量和热量传递，以及催化气化反应动力学（煤焦燃烧、水蒸气气化、变换和甲烷化）等因素对气化结果的影响。计算结果表明：当射流管引入氧气后，颗粒温度迅速达到最大值随后下降最后趋于平缓；氢气和二氧化碳浓度随着床高近似线性增加，但一氧化碳和甲烷随床高增加缓慢；3.1 MPa时最大气泡直径约为0.11 m，气化炉内不会发生节涌现象。计算床温和气体组成与实验结果有良好的一致性。

为加深对循环流化床脱硫反应器的流动特性的认识，本研究采用双流体模型，耦合非均匀曳力模型和颗粒动力学理论，使用非均匀的修正的Syamlal O¢Brien曳力模型考虑颗粒团聚现象对气固流动的影响，对循环流化床脱硫反应器中的流体力学特性进行了数值模拟。模拟得到的时均颗粒浓度和压降值与实验数据具有较好的一致性，验证了模拟方法的可靠性。颗粒速度的时间序列和概率分布函数显示，在反应器壁面附近区域均存在颗粒的向上、向下运动，在床层内颗粒总体上向上运动，同时还存在微观的内循环运动。模拟结果为颗粒速度的径向非均一分布提供了合理的解释，较Gidaspow模型有更好的适用性。