中国的煤炭能源拥有量位居世界前列,每年需要使用大量煤炭。以往对煤炭粗放式的利用过程中往往会产生大量的污染,但在强调可持续发展的今天,我们需要对煤炭资源进行高效、清洁的利用。煤炭的直接液化以及煤炭的间接液化技术可以将煤炭转化为清洁燃料和化学品,其既可以缓解石油供应安全问题对我国经济的影响,又可以增加资源的利用效率。煤液化过程中的关键设备为鼓泡塔反应器,它提供了多相反应场所,该种反应器具有良好的混合性能并且具有生产能力大、结构简单、易于操作的特点。反应器能否安全、平稳运转是煤液化技术工业化的关键,本文以煤液化技术为背景,对鼓泡塔内多相流体流动进行数值模拟研究。首先,对一个将能量约束与压力约束结合在一起的破碎模型进行分析,通过Matlab编程对模型的无量纲临界能量、碰撞破碎效率、碰撞频率以及子气泡分布曲线变化进行分析并将特定条件下无量纲破碎速率与子气泡分布的计算值与文献值对照。结果显示破碎模型计算的无量纲破碎速率与子气泡分布均与实验值吻合良好,能量约束与压力约束结合在一起时,保留了能量约束使得气泡破碎比较大时无量纲临界能量较大的特性,同时由于结合了压力约束,当气泡破碎比较小时,气泡破碎的无量纲临界能量不再趋于0,避免了 Luo模型中当破碎比趋于0时气泡破碎速率趋于无穷的问题,模型的子气泡分布图呈现“M”型。模型的计算结果显示,母气泡直径的增加使气泡的破碎速率不断增加,同时当湍流耗散率增加时气泡的破碎速率也大大增加。随着表面张力增加,气泡发生均匀破碎的概率减小,随着湍流耗散率、气泡直径的增加,气泡发生均匀破碎的概率增加。在对破碎模型的气泡破碎速率和子气泡分布预测值进行验证之后,针对气液体系,将验证后的破碎模型植入群体平衡模型(PBM)并与欧拉双流体模型进行耦合,对内径为0.44m、高2.43m的鼓泡塔中气-液两相流动进行模拟。将计算流体动力学-群体平衡耦合模型在不同表观气速下的气含率、轴向液速模拟值与实验值进行了对比并探究了升力的加入对模拟的影响。结果显示模拟过程中升力的加入使气含率和轴向液速的径向分布更接近实验值。低表观气速和高表观气速下,模型的计算数据均与实验数据吻合良好。同时,随表观气速增大,反应器内的湍动耗散率增加,气泡之间相互作用作用增强,使得反应器内气泡尺寸分布范围变宽。