随着计算机技术的发展,计算流体力学(CFD)技术虽广泛地应用于规整及散堆填料的开发应用,但在催化填料领域却鲜有涉及。由于催化填料本身结构的复杂性,现有模拟研究主要通过简化催化剂填充区进而将研究重点转移至丝网构件内的流场,并未有效地描述催化剂填充区外部流场与内部反应传质间的相互作用。而传统实验方法不能清晰地观察填料内部流场信息,也无法对局部区域流体力学及传质特点给出合理的解释。针对上述问题,本文创新性地将REU概念应用于捆扎包式规整催化填料的研究,较系统地提出了适用于捆扎包式规整催化填料的CFD模拟策略。通过对规整填料的局部特征区域进行划分,建立了近似描述完整填料的REU模型组,并结合实验测定结果对填料内的流体微观流动、宏观流体力学参数及局部组分浓度分布特点进行了研究。通过ANSYS软件建立了用于描述规整催化填料REU模型组并应用于单相流研究。根据CFD模拟结果,本文提出了用于计算捆扎包式规整催化填料干塔压降的数学模型。该模型将压降损耗区域划分为进出口区域、中部标准交叉区域、填料单元衔接处及壁面区域,考虑了各区域几何特征对总体压降的影响并确定了其对总压降的贡献值分别为44.5%、30.4%、19.0%和6.1%。对REU模型组进行合理的简化,采用VOF法建立了三维气-液逆流CFD模型,并考虑了表面张力动量源项。根据模拟及实验结果讨论了几何结构、气相动能因子及液体喷淋密度对液膜流动特点、持液量及有效传质面积的影响。基于气液逆流研究及催化填料的结构特点,采用网格拼接技术及多孔介质模型描述流体域和反应区,建立了带有化学反应的二维多相流传质模型,揭示了相间传质和气相逆流对填料内部反应进程及组分浓度分布的影响。本文通过对催化填料内单相流、多相流及带有化学反应的多相流的实验及模拟研究,证明了所建立的模型组不仅特征作用区域划分清晰、计算量小,还具有很好的可靠性。特别是模型区域化,即REU概念的应用极大地降低了CFD模拟过程的难度,对催化填料的设计和优化具有一定的指导意义。