化石能源的过度消耗使生态环境恶化和能源危机等问题日益突出，寻找替代化石能源的可再生能源成为了能源领域关注的热点问题。生物质是一种分布广泛、储量丰富且可再生的绿色新能源，将生物质应用于流化床气化能产生可用于工业生产或者燃烧发电的高热值合成气，该技术是一种高效的热转化技术。由于实验规模的限制以及实验条件的复杂性，基于计算颗粒流体动力学(Computational Particle Fluid Dynamics， CPFD)的数值计算方法被广泛应用于流化床生物质气化的研究，该方法经济高效，可以预测反应器内气体、颗粒、温度在时间和空间中的分布，有利于探究气化反应机理和寻找最佳运行工况，同时还可以优化气化炉设计以及进行工业放大研究。
　　本文首先基于CPFD方法建立了流化床生物质气化的数值模型，离散颗粒采用MP-PIC方法描述，气相采用大涡模拟描述。考虑了生物质热解脱挥发分、燃烧反应和气化反应。将模拟结果与文献中的实验数据进行对比，结果表明模拟数据和实验数据具有良好的一致性，从而验证了数值模型的准确性和可靠性。
　　其次探究了鼓泡流化床气化反应器内的颗粒分布、温度分布、气体组分分布情况，揭示了其分布规律。同时研究了生物质性质和流化床运行条件对生物质气化特性的影响，结果表明：对生物质性质而言，四种生物质中锯末的气化效果最佳，生物质颗粒粒径为0.6mm时可燃气成分含量最大，高含水率不利于生物质气化反应；对于流化床运行条件而言，空气当量比增加会降低可燃气体含量，气化温度增大有助于气化反应，初始床层高度会改变炉膛出口H2/CO的值。
　　最后，将流化床生物质气化的数值模型放大扩展到了工业规模的循环流化床气化炉，对工业级别的循环流化床气化炉进行了三维数值模拟研究，预测了不同尺寸炉型的流动形态、温度分布和气体分布，探究了空气当量比、生物质种类、气化炉结构对气化特性的影响，揭示了循环流化床气化炉内的气固流动特性和气化反应特性，为优化工业流化床结构和寻找最佳运行工况提供了理论依据。结果表明空气当量比为0.25时气化效果最佳，使用锯末气化合成气热值最高，直径突变型炉膛结构气化效果最佳。