气固内构件鼓泡流化床具有气固接触效率高、颗粒返混小的特点,在化学工业生产中得到了广泛的应用。内构件鼓泡流化床的工程放大主要采用传统实验方法进行逐级放大,所需周期长、费用高,而目前计算流体力学(CFD)方法日趋成熟,与传统实验方法相比省时省力,因此采用CFD方法对内构件鼓泡流化床进行工程放大研究成为新的趋势。在CFD模拟中,曳力模型对流化床内气固流动状态的准确预测十分关键。传统的曳力模型采用气固流动均匀化假设而高估计了床内曳力,导致计算结果与实际偏差较大。添加内构件后,气泡及聚团尺寸减小,床层空隙率增加,流化床内气固流动结构发生改变。对于准确度较高的基于介尺度结构的曳力模型,内构件的添加使无内构件鼓泡流化床中曳力模型内的力平衡方程、经验关联式等在局部床层不适用,因此无内构件鼓泡流化床中的曳力模型需要进行修正才能应用于内构件鼓泡流化床中。由于目前尚无普适性的修正方法,因此本文选用横向内构件作为研究对象,根据添加横向内构件后气固流动特性的改变,修正了课题组开发的基于气固不均匀流动结构的曳力模型,开发了基于气固不均匀结构的适用于横向内构件鼓泡流化床的模拟方法,对内构件鼓泡流化床气固流动行为进行模拟研究。在横向内构件中选取了多孔挡板和单旋导向挡板作为研究对象,通过实验方法测量了不同表观气速下内构件鼓泡流化床中A类颗粒浓度径向分布、轴向分布、压降分布和单旋导向挡板上方气泡的平均直径。实验发现横向内构件的添加将整个流化床分成了多个流化区域,气泡在上升过程中被内构件破碎后气体进行重新分布,横向内构件起到了类似气体分布器的作用。气泡通过单旋导向挡板后产生的新气泡直径与单旋导向挡板中相邻两叶片的间距相同。轴向固含率分布在横向挡板下方的稀相区降低至最低值,且降低的程度随气速的增加而增加,气速越高,横向挡板对固相返混的抑制作用增强。上述实验结果为后续的CFD模拟提供了基础。基于横向内构件将鼓泡流化床分成多个流化区及气泡在上升过程中被内构件重新分布的事实,提出以横向内构件为气体分布器、每一流化区作为无内构件鼓泡流化床的内构件流化床模拟思路,将整个床层处理为多个无内构件鼓泡流化床的串联。将基于此建立的结构曳力模型耦合到双流体模型中,使用商业软件Fluent对添加了上述两种横向内构件的鼓泡流化床进行了三维数值模拟,模拟结果与Gidaspow曳力模型的模拟结果相比具有更高的精度,与实验结果吻合较好,能够较准确的预测横向内构件鼓泡床内床层膨胀、轴向及径向固含率分布、轴向压力(强)分布等气固流动特性。将修正的结构曳力模型耦合到离散颗粒模型中,使用商业软件Barracuda对横向内构件鼓泡流化床进行了三维数值模拟,并与Wen & Yu-Ergun曳力模型和Parker曳力模型的模拟结果进行对比,发现本论文发展的结构曳力模型比其他曳力模型模拟精度更高。横向内构件鼓泡流化床CFD模拟方法的开发,合理的预测了流化床内气固流动,为该反应器在工业生产中的优化操作及工程放大提供一定的理论指导。