大规模高效气流床气化技术是石油焦粉气化的重要技术,而高压密相气力输送是气流床气化的关键技术之一。高压密相气力输送具有固气比高、能耗低、耗气量少、管道磨损小等优点。然而,一方面由于颗粒体积浓度高,导致其流动形态和输送机理十分复杂,所以对其输送特性规律的认识尚不完善;另一方面,受到试验条件的限制,仅仅依靠试验手段难以准确获取高压密相气力输送过程中的气固两相流动信息,而通过数值模拟的研究方法恰恰可以弥补这一缺陷。因此本文采用试验和数值模拟相结合的方法对石油焦粉高压密相气力输送弯管流动特性进行研究。在东南大学自主研发的高压密相气力输送试验装置上,在保持其他输送条件相同的前提下,研究了补充风量对石油焦粉高压密相气力输送系统中弯管和直管段输送特性和压降特性的影响,并依据Barth能量附加理论得到了弯管段和直管段附加压损系数,预测的压降值与试验压降值吻合地较好,计算误差在5%以内。输送试验结果表明:随着补充风量增加,注入表观速度、粉体质量流量减少、固气质量比减小,表观速度增大;在相同的补充风量下,水平弯管压降要高于下游水平管压降;垂直弯管压降要高于下游垂直管压降;随着补充风量增加,水平弯管压降与下游水平管压降变化规律大体一致,均呈现出先减小后增大的趋势;垂直弯管压降和下游垂直管压降变化规律基本一致,均呈现出先减小后增大的趋势。本文基于Euler/Euler双流体模型,引入Vescovi摩擦应力模型并耦合颗粒动理学考虑固相应力以及Huilin-Gidaspow曳力模型考虑气固间作用力,同时结合Johnson&Jackson壁面模型和Standard k-ε-kp-εp湍流模型,分别构建了石油焦粉的水平弯管(水平管-弯管-水平管)和垂直弯管(水平管-弯管-垂直管)高压密相气力输送气固两相流的数理模型。运用上述构建的高压密相气力输送气固两相流的数理模型,模拟预测了石油焦粉高压密相气力输送弯管压降及其下游直管段的压降,与试验压降相比,模拟计算误差均在14%以内;模拟所得水平管流型与试验ECT图相吻合,验证了模拟的可靠性。通过对一组保持其他输送条件不变,仅改变补充风的工况进行模拟分析发现:颗粒在弯管中运动时,由于离心和惯性的作用,在管道外壁面形成高浓度区域;而在弯管内壁附近的大部分区域则会形成一个浓度极低的低浓度区,同时在高浓度区与低浓度区之间存在一个过渡区;颗粒在弯管下游直管中运动时,离心作用消失,重力和曳力的作用逐渐凸显并占主导作用;弯管段颗粒间摩擦应力和颗粒与壁面剪切应力远远大于直管段,因此颗粒流出弯管之后能量损失较大,压降也相对较大。