探索固定床反应器催化剂颗粒床层复杂间隙微流道的流体动力学特性与流阻特性,是诠释其反应合成工艺机理和挖掘其工艺智能的理论基础,而固定床反应器的CFD模拟是开展这一领域研究的高效技术手段。然而至今仍缺乏能模拟真实复杂间隙微流道内流体动力学特性的高效高精度CFD模拟仿真技术。本文针对这一技术难题,研究创建了基于子模型的DEM-CFD顺序耦合的固定床反应器模拟方法和基于黏性阻力系数速度影响修正的高精度多孔介质模型CFD模拟方法,为明晰固定床反应器催化剂颗粒床层复杂间隙流道的流体动力学特性和流阻特性奠定了技术支撑。研究创建了基于子模型的DEM-CFD顺序耦合的固定床反应器模拟方法,该方法首先通过离散元模拟软件EDEM,模拟描述催化剂颗粒填装状态,然后利用Python语言编程的二次开发,实现非球形催化剂颗粒床层模型的导出,以此从粒子尺度精密重构催化剂颗粒床层复杂间隙微流道三维实体模型,解决了非球形催化剂颗粒床层间隙流道模型难以精确重构的技术难题。最后通过CFD软件模拟复杂间隙微流道内的流体动力学特性和流阻特性,并实验验证了其模拟预测精度可满足低于±5%的工程计算精度的技术要求。研究提出了基于子模型的DEM-CFD顺序耦合模拟方法,标定不同表观流速与催化剂颗粒形貌条件下的多孔介质模型黏性阻力系数的创新方法,并基于模拟和实验手段,构建了黏性阻力系数与表观速度的协同耦合演化规律及其关联回归预测经验模型,提出了通过回归预测经验模型实现黏性阻力系数速度影响修正。以此构建了一种高精度多孔介质模型固定床反应器的CFD模拟新方法,当表观流速在0至4m/s变化范围内,其与DEM-CFD顺序耦合模拟预测值的相对标准误差控制在4.15%至7.2%以内。相对于传统方法,其模拟预测精度提高了90%以上。成功将研究建立的黏性阻力系数速度影响修正的高精度多孔介质模型固定床反应器的CFD模拟方法,应用于DN1800工业级氨合成塔反应器模拟,并准确模拟预测了上段催化颗粒触媒框顶层出现径向流速突增现象,以此诠释了触媒框顶层易诱发催化剂颗粒烧损的机理,提出了抑制触媒框顶层催化剂颗粒烧损的优化改进设计方案。