本文着眼于工业结晶过程,针对已经得到广泛应用的DTB(Draft Tube and Baffle,导流筒与挡板结构)结晶器,选择硫酸铵作为研究体系,使用射流代替搅拌桨实现料液循环与混合,利用CFD(computational fluid dynamic,计算流体力学)技术实现对结晶器内单相及多相流动过程的模拟,通过优化不同结构参数及料液循环方式对结晶器内流动特性进行了精细化的设计,从流动的角度提出了针对结晶产品的控制策略。具体研究内容如下:首先建立了长径比为4的小型射流循环DTB结晶器模型,使用RNG k-ε湍流模型及欧拉多相流模型完成了针对该模型的单相及多相流动模拟,并对模拟结果进行了验证。验证结果表明,射流在导流筒内的发展过程符合圆形射流发展规律,径向速度分布符合高斯正太分布,射流速度特征半厚度衰减也符合参考值;考察流动性质确定了最佳射流入射速度为3m/s,该射流速度能完成料液循环且具有相对较低的涡量与能耗;通过多相流数据研究了不同粒径颗粒在结晶器内的分布与流动状态,发现颗粒相循环流出比与沉积率是影响结晶器能否稳定运行颗粒相的重要参数。然后选择底部形状、挡板位置为关键结构参数,通过考察循环流量、循环流出比及沉积率等重要流动参数,研究了以上结构参数变化对结晶器内流动情况的影响。结果表明,符合底部流线的结构设计能一定程度上减少固体颗粒于底部的堆积并提升射流卷吸颗粒进入料液循环的能力,但对于结晶器内整体流动特性的影响较小;导流筒径与挡板位置均对料液流动较强影响,通过优化组合,最大提升循环流量29%,最多减少颗粒相循环流出比62%。此外,本文将脉冲射流应用于料液循环以强化射流的传动能力,研究了使用正弦式脉冲对结晶器内流场及颗粒悬浮特性的影响。结果表明,使用相较于恒定射流,使用脉冲进料会在导流筒底部产生周期性变化的流场,但随着射流发展,结晶器顶部、导流筒出口的流场特性较恒定射流区别较小;使用脉冲进料能一定程度上提升循环液对结晶器内颗粒的悬浮效果,并且随着脉冲频率的增大,通过导流筒的颗粒循环量先增大后减小,本例中较恒定射流最多提升10%。存在最优的脉冲频率。