生物三相内循环流化床具有优越的流体力学性能、良好的传质效果等特征。然而,目前其工程放大设计主要依靠经验参数,还未形成一套以数值分析、结构量化表达为基础的设计理论。利用计算流体力学(CFD)探讨操作参数、结构参数对生物三相内循环流化床性能的影响,对其放大设计具有较重要的意义。本研究借助计算流体力学,利用欧拉模型建立能够有效地描述生物三相内循环流化床反应器内部气液固三相复杂流动的数学模型,并用实例证明CFD模型能够有效地反映生物三相内循环流化床反应器内部气、液、固三相复杂的流体特征。以此为基础探讨操作参数、结构参数对生物三相内循环流化床性能的影响。操作参数的影响探讨结果显示:随着固体装载率的增大,气含率先增大后减小,在13%处取得最大值。当表观气速在0~0.05m/s的范围内时,气含率随着表观气速的增大而增大,在0.05m/s处达到最大值,表观速度大于0.05m/s时,气含率不再随着表观气速的增大而增大,而是基本保持不变。液体循环速率随着固体装载率的增大而减小,随着表观气速的增大而增大。在以气含率、液体循环速率作为约束条件的情况下,本流化床反应器的最佳固体装载速率为13%,最佳表观气速为0.05m/s。粒径大的固体颗粒更加有利于破碎气泡,同时也使得相界面积增大,所以气含率随着固体颗粒粒径增大而增大;粒径大的固体颗粒对液体循环程度的影响比较大,当实际操作中要求液体循环速率比较大时,宜采用粒径比较小的固体颗粒,对提高液体循环速率有利。结构参数的影响探讨结果显示:导流筒与反应器的直径比(Dr/D)主要影响液体的循环程度,从液体循环速率分布的均匀化以及液体循环速率峰值考虑,Dr/D取0.7时最优;高径比(H/D)主要影响气液固的流动型态,H/D比较小时应特别注重对气体分布装置进行优化设计;导流筒距液面高度(H1)主要影响上升区与液面之间的区域内的流场结构,对于高1.0m的流化床来说H1取100 mm时能达到较优的流场结构以及液速分布;导流筒距底部高度(H2)主要影响流化床反应器内底部混合区域内流体的运动以及液体对底部区域颗粒的卷带速度的大小和方向,该高度最小应该达到下降区的缝隙长度,但继续增大后液体对下降区底部区域污泥颗粒的卷带作用急剧减弱,容易导致水力死区的出现。