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本研究从内循环生物流化床结构和初始条件入手，研究小规模新型结构内循环生物流化床的流体力学特性，进而研究其以溶解氧为代表的反应动力学特性。最后，利用获得的研究成果来优化工业规模反应器的结构。主要方法是使用Fluent软件进行数值模拟，并结合试验结果对模型进行了检验。引入8个无量纲结构参数，对反应器的结构进行了优化分析。在不同的工况设置下，反应器循环流量的模拟结果与试验结果之间的偏差均在6.0％～15％之间，这说明Fluent对小规模新型结构反应器的流场模拟具有较高的精度。针对同一工况，Fluent对总氧传质系数的模拟结果与试验结果之间的偏差为33％，偏差相对较大。改进气泡直径的测量和统计方法，将提高模拟结果的精度。工业规模的反应器经结构优化后，循环流量得到了14.8％的提升。完善溶解氧和污染物浓度的模拟方法，将为流化床的设计及结构优化提供科学依据。