流化床反应器的大型化与高效化是当前发展的趋势,流体力学是反应器设计与放大的基础。本文采用冷模实验测量与计算流体力学模拟相结合的方法系统地考察了鼓泡及湍动流化床内流体力学规律,建立了适合不同流型的流体力学模型,用于反应器的模拟及放大。论文主要内容包括以下几个方面：1.鼓泡和湍动流化床流体力学的实验研究：采用PV6D光纤探头针对两种不同直径(Φ100mm、Φ200mm)的流化床冷模实验装置,测定了不同表观气速条件下的轴向和径向固含率的分布,并考察了表观气速和静床高对上述分布的影响。2.鼓泡流化床流体力学新模型的建立：基于气固鼓泡流化床与气液鼓泡塔两种装置在流型和流动机理方面的相似性,采用类比研究的方法,将气固鼓泡流化床模型类似于鼓泡塔的两相模型,克服了现有流化床模型的局限性。研究内容以确立完整的气泡-乳化相作用力本构关系为核心,展开相关的实验及模拟。着重描述基于气泡的相间作用力,研究气泡相和乳化相的流体力学参数,深入分析流化床内固含率径向不均匀分布的机制。模拟结果同实验数据进行了比较,表明新模型能够较好的模拟Geldart A和B类粒子的流化状态。新模型能够在粗网格上模拟,适用于工业大型装置的模拟。3.湍动流化床流体力学模型的建立：基于湍动流化床相含量分布规律,提出了连续相转换的两相流体力学模型,用于描述湍动流化床内底部密相鼓泡区和顶部稀相分散区的共存结构的特征。在密相鼓泡区,通过气泡受力平衡来确定固含率在床层径向上的分布；在稀相分散区,通过团聚体的受力平衡来确定固含率在床层径向上的分布。同时提出了连续相转换的判据,并研究其对模型计算的敏感性。本文区别于文献研究的一个特点,是高度强调横向力的作用,按照横向力平衡来确定气泡或团聚体在径向上的运动,从而确定固含率在床层径向上的分布。这种径向的不均匀分布又是驱动两相流动的动量源,因此横向力本构关系在本模型中占有重要地位。