鼓泡流化床是流态化炼铁工艺中的预还原反应器,其中的气固两相流问题是反应器设计、放大和操作中的核心问题和难点所在。由于气固两相之间复杂的非线性相互作用,对鼓泡流化床中的典型流动规律如气泡动力学、气固相间的耦合关系等的认识还不充分,阻碍了鼓泡流化床反应器的应用和工艺发展。针对这种状况,本文以格子气元胞自动机方法为基础,构建了气固两相流模型,对鼓泡流化床中的气泡现象开展了模拟研究,在此基础上对气固相间耦合机理进行了尝试性改进,并在单颗粒上进行了验证。基于格子气元胞自动机方法的气固两相流模型是一种介尺度模型,模型物理量与真实物理量之间的转换是这类模型构建和应用的基础。为此,基于相似原理,通过黏度、声速、密度等限制关系得到基本物理量(长度、时间和质量)的转换关系,再利用量纲分析获得导出物理量的转换关系,以管道中的单相流和鼓泡流化床中的气固两相流数值算例为对象,验证了转换关系的合理性。气固两相流模型包含三个部分:气相、固相(颗粒流)和气固相间耦合作用。气相模型在的格子气元胞自动机模型基础上,附加了表征气体与固体之间表面张力的引力规则;固相模型则增加了表征颗粒重力和耗散特征的格子气元胞自动机规则,并在移动床中心卸料问题上对其有效性进行了验证;为简化稠密颗粒体系中气固相间作用的计算,采用相同尺度划分气、固相的空间网格,并直接以异相粒子间的动量交换替代复杂的相间耦合。在此基础上,构建了气固两相流的格子气元胞自动机模型。应用所构建的气固两相流模型对单喷嘴和分布板两种典型鼓泡床中的气泡现象进行了模拟。模拟结果表明:所建模型能定性表达气泡产生和上升过程,量化得到的气泡当量直径与实验和其他方法所获得的结果具有相同的规律,但随着气泡的上升,气泡内部弥散的固体颗粒增多、气泡轮廓不易辨识,而且床层的膨胀也过大,这些缺陷与固体颗粒的运动有关,且直接受气固相间耦合精度控制。本文尝试着改进这些缺陷,将固体颗粒边界投影到气体网格上,并设计了一种概率反弹的气固耦合作用模型,即运动到颗粒边界的气体粒子以一定概率发生反弹,期间气体粒子传递的动量会被累积,并被用于颗粒运动状态的改变。在单颗粒上初步验证了这种改进方法,为进一步改进气泡的模拟效果奠定了基础。