逆流化床反应器(IFBR)是一种新型的多相流反应器，具有结构简单、操作维护方便、能量消耗低、相间直接接触、固体颗粒磨损小和传热传质性能好等诸多优点，在环境工程、石油化工和生物化工等工程领域取得了广泛的应用。充分了解流化床内流场分布和传质特性是设计开发特定应用功能反应器和实现最理想过程操作的必要条件。然而，反应器内多相流动过程的固有复杂性往往造成多相流之间的流动和传质过程非常复杂。传统流化床反应器内流体力学和传质特性方面的研究往往是利用实验方法得到的，但考虑到技术、精度、实验次数等多方面的限制，实验方法只能获得一些经验性的关联式，还不能对设计开发反应器和过程操作提供充分的理论指导。计算流体力学(CFD)方法是一种新兴的对流体力学问题进行数值模拟和分析的方法，它可以定量地描述反应器内部时间和空间上的局部流体力学和传质特性，不但弥补了实验方法的不足，还能为特定应用功能反应器的设计开发和优化过程操作提供可靠的数据支持。本文采用先进的CFD数值模拟方法，利用流体力学模拟软件FLIUENT6.3，对气液固三相逆流化床内局部流体力学特性和传质特性进行了系统的模拟研究和实验研究，通过数值模拟结果与实验测定的结果进行对比，校验了CFD数值模型的合理性，利用证明可靠的数值模型进行模拟，并结合实验测定的方法考察了不同操作条件和物性条件下的流体流动特性和传质特性，以期为设计开发此类反应器、优化过程操作和提高反应效率提供详细的数据支持和可靠的理论指导。本文的主要工作和得到的结果为：(1)综述了前人在三相逆流化床流型、压力降、相含率、最小流化速度、摩擦因子、停留时间分布、气泡行为、质量和热量传递等方面的研究结果，给出了一些参数的重要性及关联式，提出了以后可能会重点研究的领域。在此基础上，我们发现各国学者对三相逆流化床流体力学和传质行为进行了大量的研究。尽管如此，大多数已发表论文的研究主要集中在实验上，而通过CFD方法模拟研究的报道较少，再者，大多数实验对象局限在空气-水-固体颗粒的系统上，忽略了实际应用常遇到的粘性液体系统。另外，前人对一些局部流动特性分布的报道较少，对不同操作条件或物性条件下的流动特性及传质特性的研究还不够完善。因此这些问题成了进行本研究工作的最初原因。(2)通过三维数值模拟结合实验考察了颗粒速度、固含率和湍动能的轴径向分布，流型特点及不同液体粘度、固体加入量和添加表面活性剂下的相含率。结果发现，实验数据验证了CFD模型的可靠性；流型的发展存在初始流化、完全流化和颗粒汇聚的过渡；径向上，颗粒速度和湍动能在床中心附近大壁面附近小，固含率在壁面附近大中心附近小，湍动能分布趋向抛物线；固含率随表观液速或液体粘度增加而减小，随固体加入量增加而增加；水中表面活性剂的添加可以增加气含率，减小液含率。(3)应用开发的微电导探针技术考察了床内起泡特性的轴径向分布及不同操作条件或物性条件下的气泡特性。结果发现，气泡尺寸和频率随轴向距离增加而增加，前者分布从窄变宽，后者相反，并随器壁向中心区域的距离增加，气泡尺寸或上升速度之间的差异分别减小。气泡尺寸与上升速度的轴径向分布相似。固体加入量、颗粒密度增加和表面活性剂的加入，会引起气泡大小和上升速度的减小，气泡频率的增加；随表观气速增加，三者都增加；表观液速增加，将引起气泡大小和频率的增加，气泡上升速度的减小，而液体粘度增加，气泡大小和上升速度将增加，气泡频率会减小。利用操作变量和流体物性对各气泡特性进行了很好地关联。(4)通过液固拟均相处理简化三相逆流态化进行CFD模拟，并结合实验考察三相逆流化床内的传质特性。结果表明，数值模拟和实验条件下得到的溶解氧浓度分布和气液传质系数分别吻合较好，验证了CFD模型的可靠性，而通过实验考察颗粒存在对气液传质的影响发现，颗粒对传质影响较小，这也证明了模型中液固拟均相处理的可行性及合理性；床内溶解氧浓度，轴向上由上及下逐渐增加且趋于饱和，径向上中心区域浓度低壁面附近浓度高；气液传质系数随气液表观速度增加而增加，而随表观液速的影响较小，随液体粘度增加或表面活性剂的添加而减小。