作为一种高效的气固接触技术,流化床技术不仅提高了产品的产量和质量,还有利于环境保护和能源节约。颗粒的混合与分离在流化床操作中具有非常重要的意义,在设计流化床反应器时,往往要求床层混合均匀、气固接触良好,同时还要防止床层出现物料分层及底部的非流态化现象。离散单元法(DEM)能够直接追踪每个固体颗粒的运动轨迹,从而更真实的反映颗粒间的作用,因此在气固两相流问题的研究中得到了广泛的应用。本文将采用基于离散单元模型的开源软件MFIX来模拟流化床内双组分颗粒的分离行为,同时考虑摩擦力和恢复系数的影响,研究流化床内气固两相的流动行为和床内颗粒的分离过程。应用离散单元法模拟了流化床内的气固流动行为。首先通过与实验结果进行比较,以验证程序的准确性和可行性,结果显示模拟结果与实验吻合良好。然后研究流化床内组分干颗粒的流动特性,结果表明:在床内的气固流动稳定后,两种颗粒组分会达到一种混合与分离的动态平衡,小颗粒的运动幅度有所减小,大颗粒则基本停在0.03m高度附近做小范围的蠕动;在同一床高处,大颗粒和小颗粒的速度曲线均呈凸型,小颗粒的温度要大于大颗粒温度,而且小颗粒的温度曲线波动相对剧烈,大颗粒的温度曲线波动平缓。此外,还分析了表观气速对颗粒系统分离的影响,结果表明表观气速太大或者太小均对流化床内颗粒分离不利。考虑摩擦力对颗粒分离的影响,采用DEM软球模型模拟流化床内的气固流动。结果表明:相同的模拟条件下,采用GP曳力模型时颗粒系统的分离效果比采用KHP曳力模型好;摩擦力阻碍了颗粒的分离行为,使得流化床内气固流动稳定后颗粒的分离程度降低,并且延长了颗粒系统达到稳定分离状态的时间;摩擦力使得流化床内BL颗粒瞬时固相体积分数分布出现了较大的差异,摩擦系数越小,曲线波动较大;摩擦力对颗粒分离过程同样有着显著的影响,摩擦系数越大,颗粒分离曲线波动越剧烈;法向弹性系数越大,流化床内颗粒的分离程度越低。引入Mikami模型描述颗粒间的液桥力作用,应用离散单元法模拟了流化床内双组分湿颗粒的流动特性。结果表明,液桥力会阻碍湿颗粒间的分离行为,但气体曳力作用在湿颗粒系统分离中占居主要地位,床层终将出现明显的分层现象;含湿量越高,湿颗粒系统达到稳定分离状态的时间越长,分离程度越低。