随着工业化进程的推进和人口的持续增长,空气污染也越来越严重。因此在保证经济发展与工业化持续推进的前提下,同时需要保证对环境的危害降到最低。近些年,国家已经开始出台相关政策,来控制企业的污染排放。流化床燃烧与气化由于其很好的燃料适应性、硫化物的捕捉能力以及低NOx排放,近来受到越来越广泛的关注。本文利用数值模拟的手段研究流化床气化过程,利用了传统的欧拉-欧拉方法分析了鼓泡流化床气化和内循环流化床联合气化过程,最后还利用近年来的热点方法CFD-DEM方法模拟单颗粒生物质气化和颗粒群的流动气化反应过程。(1)以欧拉-欧拉模型为基础,建立了鼓泡流化床反应器内的流动模型,传热模型,和化学反应模型,包括生物质热解反应、气相均相反应和气固异相反应,模拟了鼓泡流化床内的生物质气化过程。具体研究了鼓泡流化床的床料运动特性,速度矢量分布和气体组分分布特性。最终通过改变氧当量比,拟合出了气化产物随氧当量比的函数关系。(2)基于欧拉-欧拉方法,基于多组分颗粒动理学,建立了气固多相流动反应模型,模拟了内循环流化床内生物质/煤联合气化过程,分析了流动特性和反应特性,并从颗粒动理学角度分析了内循环流化床内的不同颗粒组分的脉动分布特性以及脉动对化学反应的影响。(3)借助CFD-DEM方法,以液滴蒸发这一经典问题作为验证对象,模拟了开放空间液滴在湿空气中的蒸发过程,对不同相对空气湿度进行了结果统计,提取了不同工况的液滴稳态温度,并与理论值进行对比,验证了模型的可靠性。(4)对生物质单颗粒热解过程进行了机理性研究,反应模型采用缩核模型,考虑了生物质粒径变化对反应过程的影响,弥补了欧拉-欧拉方法在反应领域的不足。(5)对鼓泡流化床内生物质气化过程进行了完整模拟,同时考虑了颗粒的流动、碰撞、旋转、传热传质和化学反应过程。从颗粒尺度模拟了气化反应器内颗粒的流动、传热与化学反应耦合过程,得到了床料颗粒和燃料颗粒的掺混特性已经气化产物的分布规律。