气固流态化是典型的非线性非平衡系统，呈现出复杂的时空多尺度结构。其流动形式具体可表现为气体富集的稀相与颗粒聚集的密相共存，并伴有复杂的动态演化，甚至在某些临界条件下会发生突变或转折性变化。气泡和颗粒聚团是流态化系统中两种较有代表性的介尺度结构。这些结构对流动、热/质传递及反应等过程都有重要的影响，因而吸引了许多研究者通过计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法来预测介尺度结构及其影响。现有文献中，对经典的双流体模型(Two-FluidModel，TFM)细网格模拟能否准确描述非均匀气固流系统仍存在争议。　　 针对上述争议，论文第二章首先用传统的TFM对含有A类颗粒的鼓泡、湍动和循环流化床进行全面的二维细网格模拟。研究结果发现:(1)对鼓泡流化，网格细化预测的膨胀高度逐渐降低且趋于收敛，与实验值较接近;(2)而对湍动和循环流化，网格细化后的轴向颗粒分布与实验相差较大，特别是对循环流化床，预测的颗粒通量仍然远高于实验值。基于上述结果，我们认为单纯细化网格并不可行，必须合理量化结构（或考虑结构的影响）才有可能准确捕捉到多尺度现象。　　 论文第三章从颗粒团聚的机理出发，建立了一套含结构的基本方程，即结构多流体模型(Strcuture-dependentmulti-FluidModel，SFM)。其与传统TFM的区别在于考虑了结构对曳力、压力和应力等的影响，在网格内均匀分布假设条件下可以退化到TFM形式。而描述稳态和流化床整体行为时，则退成为EMMS（能量最小多尺度）模型的平衡方程。SFM的求解可以由TFM与EMMS曳力耦合来简化实现。这也从根源上合理地阐释了多尺度CFD方法的合理性，并将TFM和EMMS在底层相统一。　　 相比循环床中无定型的团聚物，鼓泡床中较规则的气泡更易于刻划与描述，有丰富的实验数据和关联式。因此，论文第四章从气泡出发，推导出类似的结构多流体模型(SFM)。它可以简化导出基于气泡的EMMS模型。因此，在SFM框架下，统一了基于聚团和基于气泡的两种不同介尺度描述下的EMMS模型，并指出SFM的关键在于介尺度曳力(Fdi)，不同Fdi封闭模式有可能导致更多形式不同的EMMS模式。在此基础之上，完善和发展了基于气泡的EMMS模型，并进行了流化床模拟验证。结果初步表明，新的模型可以拓展应用到更宽的流域范围（从鼓泡、湍动到循环流化）。　　 第五章总结了本论文的主要成果和创新点，展望了基于结构的建模方法在其它体系中的应用前景，以及将来需要完善的研究内容。