精馏塔板的传质效率受板上气液两相流动影响很大,而两相流动状况与塔内件结构密切相关。组合导向浮阀塔板因其优良的流体力学性能和传质性能而广泛应用于工业生产中。本文以组合导向浮阀塔板的浮阀排布优化为目标,利用实验研究结合精确的CFD流场模拟和量化分析,深层次的揭示复杂流动系统的区域和数量特征,主要研究内容和结论如下：主要考虑相间曳力作用,根据实验数据拟合得到了气相平均体积分率关联式,将其加入动量源项,以双欧拉模型为基础,湍流模型选取标准k-ε模型,建立了板上气液两相三维流动模型。在浮阀全开工况下,采用空气-水系统对1.2m直径的组合导向浮阀塔板上的气液两相流动进行了CFD模拟,考察了塔板上的气液两相的流动状况。以清液层高度为检验指标,对比CFD模拟值与实验数据关联值,两者吻合程度很高,并探讨了不同工况下液相速度、堰高和表观气速与清液层高度的关系,从而验证了本文所建CFD模型的正确性。对塔板上气液两相流动特征进行了分析,考察了不同截面上相分率的分布、两相流速度场的分布情况和清液层高度分布特征。模拟结果表明,塔板上存在液面落差,液层高度在浮阀排布区存在较大降幅,尤其是导向孔处降幅剧烈；在弓形区、溢流堰出口和浮阀四周都发现存在着液相回流现象,梯形导向浮阀比矩形导向浮阀更强的导向作用,更有利于消除液面落差和减少液相回流。在工业塔板基础上,通过改变梯形导向浮阀的数量和排布位置设计了6块塔板,统计了各块塔板的反向流体积分率、反向流流量分率,取时均算数平均值以表征各塔板的液相返混程度。结果表明,不同的梯形导向浮阀的数量和位置排布对流场影响很大,通过矩形导向浮阀和梯形导向浮阀的合理排布,能够使实际工业塔板的反向流体积分率时均值Tav%从38.2%下降到30.4%,降幅可达20.4%,反向流流量分率时均值Qav%从31.1%下降到25.2%,降幅可达19.0%,有效地减少了板上液相的返混。本文的研究结果可望对今后的塔板设计和优化提供指导。