微型流化床由于具有升温速度快、所用固体物料量小、易操作、高温高压下安全系数高等优点,在催化剂高通量筛选、流固相反应动力学分析等领域具有一定的优势,近年来逐步受到研究学者的关注。但是受实验条件的限制,目前针对微型流化床系统的研究主要集中在最小流化/鼓泡速度、床层压降、床层膨胀特性等方面。为加深对微型流化床流体力学特性的认识,为微型流化床反应分析仪下一步的结构设计和操作条件优化提供指导,本论文采用实验和数值模拟相结合的方法,系统研究了微型流化床几何尺寸、壁面效应等对系统内流动结构、空隙率分布、气相返混等的影响。通过对比双流体模型模拟结果和颗粒轨道模型模拟结果检验了双流体模型是否适用于微型流化床系统。模拟结果表明,双流体模拟所预测的床层膨胀特性与颗粒轨道模拟结果能很好的吻合;与颗粒轨道模拟结果一致,双流体模型所预测的最小湍动速度随流化床尺寸的减小而减小。这说明双流体模型可应用于微型流化床系统,而实验中所观测到的微型流化床流化滞后现象可能是因为分布板效应而造成。在双流体模拟合理性得到检验的条件下,进一步分析了颗粒-边壁作用(镜面反射系数、颗粒-壁面弹性恢复系数)以及流化床尺寸对气固微型流化床内流动结构的影响。模拟结果表明,镜面反射系数和颗粒-壁面弹性恢复系数对床层膨胀特性的影响基本可忽略,但会显著影响颗粒轴向速度的径向分布,随着颗粒-壁面弹性恢复系数的增大,床层内颗粒速度呈现减小的趋势;随着流化床尺寸的增大,床层膨胀高度略有减小,最小湍动速度增大。通过采用实验和双流体模拟想结合的方法,考察了内径为11mm、15mm和22mm的微型流化床内气体返混。对比所得到的气体停留时间分布(RTD)发现,模拟结果与实验数据吻合良好。在此基础上,系统的研究了表观气速、床层高度和流化床内径对气体返混特性的影响。实验和模拟结果均表明,随着表观气速的增大、床层高度和内径的增大,微型流化床内气体返混加剧。因此,为了使微型流化床内的气体返混程度达到最小而更加适用于微型流化床反应分析仪(MFBRA),应当在较小的管径和床层高度以及较小的气速条件下进行实验。