喷动床用于催化反应器需要采用细颗粒以获得更好的气固接触。但研究发现细颗粒喷动容易在床层底部形成死区并且颗粒因更小的喷口产生更高的气速而磨损严重，稳定喷动时颗粒磨损程度最小。研究表明从锥面向喷动床环隙区引入流化气可以显著减小或消除死区，有利于床层颗粒循环，但流化气的引入大大减小了稳定操作区。 针对喷动流化床稳定操作区过小的问题，本文提出了在传统柱锥结构基础上将柱筒直径扩大的新结构。设计制作了三种结构包括：传统柱筒结构和两种扩径结构(柱筒截面扩大28.4％(结构A)和柱筒截面扩大44.0％(结构B))，并研究了新结构的流体力学特性。通过实验观察结合压力脉动主频分析确定各流型转变点并绘制了各结构的流区图。对比流区图发现：较传统柱筒结构，扩径结构A的稳定操作区增大57～107％，扩径结构B的稳定操作区增大100～247％。 喷泉高度实验结果表明射流在扩径结构下更容易穿透床层。实验还发现相同流化气速下扩径结构较传统柱锥结构具有更高的最大喷动高度。通过比较最小喷动速度发现，传统柱锥结构最小喷动速度比结构A大而比结构B略小。 在实验室前期研究提出的最小喷动速度关联式中引入流化气修正项和结构修正项提出了最小喷动速度关联式，计算值和实验值偏差基本在±15％以内。采用同样的方法提出了扩径部分平均喷射区直径关联式，计算值和实验值偏差基本在±15％以内。 在床层压力分布数据的基础上计算了轴向若干位置的环隙区气流量，计算结果表明柱筒扩径部分环隙区气流量比同样高度传统柱锥结构低。研究表明扩径促进了环隙区气体向喷射区的扩散，因而具有更大的稳定操作区。