液固流化床在许多领域有广泛的应用。布水装置是影响流化床性能的主要部件,本文研究筛板、颗粒填充固定床作为布水装置的性能及其影响因素,通过数值模拟方法,考察布水装置结构参数对布流效果的影响并进行优化,从而构建结构简单、性能稳定的布水装置为液-固流化床来提供近似平推流的均匀稳定型流场环境,提高流化床对煤泥水絮凝沉降效果。首先以筛板式分布板为布水装置,提出了结合计算流体力学(CFD)模拟和流体动力学理论及经验公式进行筛板结构优化的方法(简称CFD-伯努利优化法):通过文献调研,设计初始筛板,而后通过CFD模拟得到筛板进出口的流速分布,再结合伯努利方程,计算以出水速度相同为目标的各筛孔的直径,以此重构筛板并进行CFD模拟,如此循环,直至得到理想结构参数。模拟结果以流速不均匀度η和流速不均匀度相对标准差S来评价,考察了该方法在二维、三维单排、三维多排模型条件下的适用性,并进行了布水装置结构优化。研究结果表明,CFD-伯努利优化法对优化筛板布水装置非常有效,在经过2~3次优化后即可得布水效果良好的筛板结构。二维模型孔道出口面,的极差由最大值103%下降到11%,=30%下降到=3%;三维单排孔模型孔道出口面,的极差由最大值38%下降到10%,=12%下降到=2%;三维多排孔模型出口面,的极差由最大值33%下降到12%,=6%下降到=3%。其次,研究了固定床布水方式的布水效果及其床体参数优化。从颗粒床层颗粒堆积过程入手,运用离散元软件EDEM,模拟不同粒度颗粒、不同初速度条件下对床体堆积密度的影响;在此基础上,运用CFD-DEM耦合的方法,研究填充颗粒尺寸和填充高度对床体的压力降和布水效果的影响。结果表明,颗粒床的堆积密度与颗粒粒度有关,在相同初始下落速度时,颗粒越小,颗粒床的堆积的密度就越大;在1~8 m/s范围内提高堆积初始速度,堆积密度提高,随后趋于稳定;对于1、2和3 mm直径的颗粒,趋于稳定的初始速度分别为6、5、5 m/s。床体的压降与颗粒填充高度呈线性关系,随着高度增加而增大;相同填充高度下,粒径越小空隙率越低,流体的流场压降越大,布水效果越好。在相同填充高度下,颗粒粒度越小的床体,床体出口面流速分布越均匀;在颗粒粒度相同下,填充高度越高,速度分布越均匀,但当填充高度达到一定时,速度分布不再有明显波动,布水效果较好的床体的颗粒粒度与填充高度参数是:d=3 mm时,h=200 mm;d=2 mm时,h=80 mm;d=1 mm时,h=60 mm。颗粒粒度d和填充高度h不变时,随着流化床入口流速的增大,床体出口面流速不均匀度的极差和相对标准差随之增大,床体出口面的流速均匀分布的效果在下降。比较筛板式分布板与颗粒床的的极差和值得出:d=1 mm时,h=60 mm颗粒床布水均匀度高于筛板式分布板。在特定的流化床入口流速下,建立了′=1)((9,?)的函数关系模型,利用该模型,可以确定不同颗粒粒度d条件下合适的颗粒床填充高度?值。该论文有图46幅,表15个,参考文献97篇。