煤炭资源是世界范围内重要的化石能源,是我国能源战略和能源安全的重要支撑。但是煤炭燃烧产生的环境污染已经严重限制了煤炭行业的可持续发展,所以洁净煤技术成为煤炭可持续发展的必然选择。流态化选煤技术作为洁净煤技术的重要手段,为干旱缺水和高海拔地区煤炭的清洁利用提供一条切实可行的途径。气固流化床颗粒组成复杂,有大小不同的气泡运动,导致煤炭分选过程调控困难。随着计算机计算能力提高,数值模拟已经成为研究流化床中气固相互作用的重要工具。本文针对煤炭颗粒在流化床中的分选过程建立数值计算模型,并从颗粒流动、气泡运动以及床层压降波动等揭示煤炭分选过程的多尺度控制机制。根据浓相气固分选流化床中多组分颗粒组成特点,采用OpenFOAM和DEM程序建立模拟多分散颗粒分层与混合的CFD-DEM计算模型。为了验证模型的准确性,采用多粒径曳力模型模拟颗粒的分层和混合过程,采集颗粒离析度数据与实验结果对比,验证CFD-DEM计算模型的准确性和可靠性,确定合适的多组分曳力模型。颗粒的粒度离析特性主要是不同颗粒受到曳力差异导致的。鉴于气固分选流化床中介质颗粒粒度较细,数目较多,采用粗粒化模型来减少计算量,提高计算效率。对介质细颗粒采用粗粒化模型模拟,采集实验室流化床中颗粒浓度的轴向分布、压降信号波动数据,并与模拟结果对照,确定EMMS-DPM模型与实验吻合较好,但是粗粒化比率最好不超过5.0。采用傅里叶频谱分析和小波分析流化床中压力波动特性,可以发现压力波动与微观尺度颗粒运动、介尺气泡运动和宏观床层膨胀导致,而气泡运动是压力波动主要来源。在多粒径曳力模型和粗粒化模型的基础上,在模型中加入权函数插值算法模拟不同密度煤炭颗粒在气固流化床中离析过程,建立煤炭颗粒分选的EMMS-DPM-DEM多尺度计算模型。通过示踪球分选实验,采集示踪球颗粒在床层轴向方向的分布曲线,与模拟结果对照,验证模型的准确性,煤炭颗粒密度离析过程主要受到压力梯度力和介质颗粒作用力控制。第七章在EMMS-DPM-DEM计算模型的基础上,通过调控颗粒密度和粒度,以及煤炭颗粒在床层中的受力,可以发现压力梯度力和介质阻力通过竞争协调机制控制颗粒运动。探究流化床放大过程对于颗粒分离过程影响,可以发现床层中介质颗粒运动存在局部和宏观返混。布风板均匀进气时,床层横向尺度方向尺度增加不会导致放大效应,但是堆料高度增加,气泡长大,会导致颗粒分离度降低。本论文有图83幅,表7个,参考文献194篇。