鼓泡流化床在流化过程中可以持续产生气泡,会加强颗粒间混合和气固两相间的换热,因此它具有优良的传热传质性能和易于实现连续化操作特性,在能源化工等领域受到广泛的应用,但人们对床体内部气固两相间多尺度非线性的相间作用规律尚未完全了解,从而导致设备的设计与放大存在较多困难,因此开展床内气固两相流动与传热特性的研究,将有助于更好地控制和优化相关的工业过程。针对单网格方法对流化床内气固两相流动与传热计算结果精度限制的问题,特建立了一种基于动态双重网格方法的CFD-DEM数值计算模型,来提高计算结果的精确性。通过流化床混合实验和模拟研究对比,验证了动态双重网格方法CFD-DEM模型的准确性,在此基础上分析了矩形喷动床滞止区颗粒流动特性,研究了鼓泡流化床内不同初始堆积状态和不同材料颗粒的流动与传热特性。首先,利用Fortran语言对课题组原有的CFD-DEM程序进行改进,建立了基于动态双重网格方法下的气固两相流动CFD-DEM模型。开展了床内径向混合实验与数值模拟研究验证,同时将计算结果与采用单网格方法的计算结果进行对比,分析了两种网格模型的计算时间和床内的滞止区特性,并利用动态双网格方法对不同进口气速下和不同初始堆积高度下的喷动床内滞止区流动过程进行数值模拟研究。结果表明,流化床混合实验与数值模拟结果具有高度一致性,本文所建立的动态双重网格CFD-DEM模型与传统单网格模型相比能更准确地模拟球状颗粒的流动状态,并且在提高计算精度的同时计算时间增加约20%,可以有效解决CFD-DEM耦合计算中对物理量计算尺度要求的矛盾性;当初始堆积高度不变,随着进气速度的增加,滞止区高度下降速率和向喷口延伸速度无明显变化;当进气速度不变,随着初始堆积高度的增加,滞止区颗粒下降速度也随之增加,但其向喷口延伸速度也逐渐变慢。随后,在基于动态双重网格方法的气固两相流动CFD-DEM模型基础上,针对鼓泡流化床内颗粒温度分部均匀性问题,开展了不同初始堆积状态下床层内部流动与传热研究,分析了颗粒速度、碰撞频率以及床层整体颗粒温度、上下区域、滞止区和近壁面区域颗粒温度分布特性,同时还分析了传热系数和传热量相关参数,结果表明,在床层初始流化阶段,颗粒速度和碰撞频率较高,且碰撞频率较高区域位于两侧壁面附近,同时气固两相温差和颗粒温升速率也较大,颗粒混合和传热也较为剧烈;随时间推移颗粒速度和碰撞趋于平稳,颗粒温升速率和总传热量也不断降低;三种床层的颗粒平均温度在整个流化过程中变化接近一致,在0-10 s上升了70℃;将床层沿平均膨胀高度划分为上下两个区域,颗粒在上部区域的温度明显低于下部区域,在10 s时床体上下区域温差约5℃;近壁面区域颗粒温度沿床高增大方向不断增加,这与床层上下区域温度变化趋势相反,这将会拉大床层上下区域的温差;滞止区内的颗粒温度较低,同床层平均温度相比温差为10℃;随着床层堆积颗粒个数的增加,床层内部颗粒传热系数和传热量呈现不断减小趋势;在三种传热方式中,对流传热量所占比例最大,在10 s时约占总换热量的96%,而辐射换热量和导热换热量随时间推移所占比例不断提升,其中辐射换热量比例从0.3%提升至3.5%,导热换热量则从0.01%提升至0.1%。最后,利用基于动态双重网格方法建立的鼓泡流化床流动与传热的CFD-DEM模型,对MgO、Al和Si O2三种显性蓄热材料颗粒进行流动与传热模拟计算,来研究不同材料在鼓泡流化床内传热特性。分析了颗粒速度、碰撞频率以及床层整体、上下区域、滞止区域颗粒温度分布特性,分析了传热系数和传热量相关参数,还分析了不同材料的蓄释热特性,研究结果表明,在相同时刻,随着MgO、Al和Si O2材料的改变,床层颗粒温度和传热系数增加,而颗粒的传热量减小;对于三种材料而言,其对流传热所占比例在0-5 s内数值变化接近,在6-10 s则表现为MgO材料的对流传热量最大,随时间的推移,辐射换热量和导热换热量其所占比例不断增加;在蓄释热过程中,Si O2材料温升最快,其放热也较快,但在床层蓄释热过程存在较大的温差,而MgO材料温升较慢,其放热也较慢,但床层颗粒温差较小。