环流反应器作为石油化工及水处理等领域的关键反应器,改善其气液分布效果及提升传质性能一直是众学者的研究热点。其中,低高径比环流反应器能够在处理量较大时有效地降低装液液位,从而减小能耗。本文采用数值模拟的方法对传统低高径比环流反应器进行研究,发现其内部流场存在的缺陷并对其进行结构改进。改进后的锯齿形导流筒结构能够在一定程度上缓解流体向导流筒壁面靠近的趋势,并增大环流反应器内的空间利用率。同时,流体的横向扰动随齿高及齿数的增加呈现先变强后变弱的趋势;与锯齿形导流筒结构相比,变径导流筒结构的效果更为突出,能够显著地提高循环液速,进而增强传质效果,对传统低高径比环流反应器及锯齿形导流筒环流反应器都有显著的改善;而锥形导流筒结构,尤其是两级锥形导流筒结构不仅兼具以上优点,还具有简单的结构型式,易于加工制造的优点;同轴多导流筒环流反应器通过添加多个导流筒实现了对环流反应器内流型的进一步规整,它不仅拥有更加规则的循环流动,还拥有较高的循环液速;最后,通过将群体平衡模型(PBM)与欧拉-欧拉双流体模型相结合研究了多段气升式环流反应器及上述各新型反应器内的气泡行为。