电场在流化床中的存在形式有内电场和外电场,施加外电场可以改变颗粒间的受力状态,影响流化床内气泡、聚团等非均匀结构的生成和演化,实现对流化床流动形态的调控,使其朝着有利于实际生产的方向改变。在颗粒-颗粒、颗粒-壁面间的摩擦和碰撞过程中发生了电荷转移,导致这些在空间分布的电荷激发形成内电场,也称为静电场。研究表明静电的存在一方面可以减小气固流化床内气泡的大小,改善颗粒的流动特性,强化传热、传质过程,另一方面也有可能引起颗粒结块、反应环境恶化等现象。因此,深入研究外电场以及静电场对气-固流化床内颗粒流动的作用规律,对于生产实际具有重要指导意义。现有的一些数值模拟采用了双流体模型(TFM),它将原本离散分布的颗粒视为连续介质,并且以与气相相同的方式建立颗粒相控制方程,虽然计算量较小,经常用于模拟计算工业流化床等大型设备,但是并不能得到单个颗粒的详细运动信息;而离散单元模型(DEM)可以追踪颗粒的碰撞过程并从颗粒层面得到每个颗粒的详细信息,适合于颗粒运动机理研究。本文基于CFD-DEM方法,建立气-固流化床耦合电场作用的二维计算模型并且开展相应的模拟研究工作,研究了外加直流电场强度、外加交流电场频率、单极荷电体系和双极荷电体系静电流化床中的颗粒荷电量等一系列特征参数对颗粒流化特性的影响。研究结果表明,当直流电场强度增大时,颗粒间相互作用形成的链状结构长度增加,颗粒链之间相互吸引形成的团簇状组织结构数量增多,抑制了颗粒的涡旋运动,气泡生成变得困难。交流电场频率的改变并不能影响颗粒流动特性,仅对颗粒受力特性有微弱影响。气-固流化床内的颗粒流化特性受颗粒荷电量分布的影响。颗粒受到的库仑力随颗粒荷电量的增加而增大,且小颗粒所受库仑力要高于大颗粒。对于单极荷电体系,当颗粒荷电量增加时,气泡的数量以及尺寸逐渐减小直至消失,流化床床层高度明显增加且沿高度方向颗粒分布数量逐渐减少,颗粒间的接触力增大,而颗粒受到的曳力则会减小。对于双极荷电体系,当颗粒荷电量增加时,小颗粒粘结在大颗粒之上所能形成的聚团结构尺寸越来越大,位于大颗粒床层上部的小颗粒数量更多,小颗粒所能达到的距离更远且受到的接触力增大,而大颗粒受到的接触力则会减小,小颗粒与大颗粒受到的曳力在颗粒荷电量较高时有所增大。