气固鼓泡床反应器在能源、化工等领域均有重要应用,如烯烃聚合,煤/生物质燃烧,矿石焙烧等。气固流态化中往往呈现颗粒聚团或气泡等介尺度结构,且实际应用中颗粒通常具有多分散性（涉及不同颗粒尺寸或密度）,这使得介尺度结构的形成机制更加复杂。这种多分散性还会导致床内出现颗粒分层等现象,在低速的密相床中尤为显著,影响了相间动量传递和反应行为。深入理解多分散流态化中的颗粒分离和混合现象对于合理设计反应器以及确定最佳的操作条件至关重要。近年来,随着多相流理论和计算流体力学（CFD）技术的迅速发展,特别是介尺度理论的兴起,使得CFD成为研究多相复杂流动行为的强大工具。在各种模拟方法中,连续介质模型（又称为欧拉模型）由于其较少的计算量被广泛用于工程计算。而在模拟气固流动时,曳力系数对于准确捕捉气固流动中的介尺度结构等典型特征起到关键作用。很多研究者指出,在低速多分散密相床（如鼓泡床）中曳力是影响不同颗粒分离和混合的关键因素。在过去的十几年中,以能量最小多尺度模型（EMMS）为代表的介尺度模型被成功应用于气固流化床反应器的模拟,但是绝大部分的研究都基于均一颗粒的流态化系统（或称单分散流态化系统）。由于单分散系统和多分散系统中形成的介尺度结构具有显著区别,因而有必要在建模中考虑颗粒的多分散性特征。作为初步尝试,本论文着眼于发展一种针对双分散鼓泡床反应器的介尺度模型,相关研究内容描述如下。论文第一章是文献综述,介绍气固流态化的主要特征,尤其是以鼓泡床为代表的低速密相床流态化中的一些典型现象,以及多分散流态化和单分散流态化之间的异同点。论文第二章通过比较双周期边界区域（局部平衡系统）和实际流态化反应器（非平衡系统）的模拟,分析了气固流态化中的非平衡流动特性,指出针对气固流态化建立介尺度模型的必要性。在论文第三章中,对适合于单分散鼓泡流态化的EMMS/bubbling介尺度模型进行了系统的参数分析,重点考察气泡直径公式的影响。并将该模型作为双分散流态化系统建模的基础。论文第四章在EMMS/bubbling介尺度模型的基础上,建立一个针对双分散鼓泡流态化系统的新模型。提出针对稳定流动的求解方法,通过比较鼓泡流化床整体的膨胀系数等宏观参数对模型进行了初步验证。在论文第五章中,通过在力平衡方程中引入不同颗粒和气泡等的加速度项,将上述模型用于计算非稳态条件下双分散流动的气固曳力系数。并引入一些假设用于简化该模型的求解算法,通过一系列参数敏感性分析考察这些假设的合理性。在论文第六章中,将模型与连续介质模型耦合,对两种双分散鼓泡床反应器进行了模拟。这两种双分散系统涉及的颗粒分别是不同尺寸相同密度的两种颗粒,以及尺寸和密度均不同的两种颗粒。随后通过比较实验数据和模拟结果,详细讨论了模型的适用性。论文第七章总结了本论文获得的主要成果,展望了针对双分散流态化系统建模方面值得深入研究的几个方向。