回转窑是工程实践中应用的大型热工设备,其因可以对不同尺寸的物料颗粒煅烧且其具有良好的混合性及物料传输的灵活性等优点,广泛应用于工业各部门。回转窑具有结构复杂,实际运行热效率低及生产的产品质量好坏各异等问题。随着计算机技术的发展,可以运用数值模拟的方法分析回转窑内物料颗粒运动特性及气固两相之间的换热过程,为实际工程尺寸下回转窑的优化操作提供理论依据。因此,科学合理地利用仿真方法研究回转窑内物料流动特性和气固两相之间换热过程对工程实践应用具有指导意义。回转窑内物料颗粒运动特性规律对窑内气固两相之间的换热过程起着决定性作用。本文通过对回转窑内物料颗粒不同运动模型及流动特性机理分析,根据欧拉-欧拉两相流模型和颗粒流体动理学理论,建立回转窑内气固两相之间流动特性的三维数学模型,利用Fluent软件对该模型进行求解,计算结果与文献实验结果较好的吻合。回转窑横截面内物料运动区域明显分为活动层和被动层两个区域,活动层内物料颗粒流速较大,而在被动层内较小；活动层上表面速度与自由表面存在夹角。通过改变影响窑内物料运动特性的影响因素观察物料运动特性,随着窑转速、物料填充度和物料颗粒大小的增加,窑内物料颗粒速度增大,且活动层的厚度增加；将该数学模型应用于某工程实践中的水泥回转窑,可以模拟出工程尺寸下回转窑内物料颗粒运动特性。仿真结果将为全面理解三维回转窑模型提供一个有用基础,并为回转窑工程实际操作提供理论指导。通过对回转窑内气固两相流之间逆向流动及复杂的传热规律分析,综合考虑窑内能量传递规律,在三维回转窑内气固两相之间流动特性模型基础上,将能量方程与之耦合,建立回转窑内气固两相流换热模型。通过对换热模型的数值计算,可以预测出回转窑内气固两相沿轴向方向和径向方向上温度分布规律,为优化回转窑设计和窑内余热回收提供理论依据。