许多工业过程操作涉及液滴与固体颗粒的碰撞,如流化床反应器,其广泛应用于烯烃聚合、喷雾造粒、催化裂化等工艺。例如,在乙烯聚合过程中,冷凝液在侧壁喷入床内并与悬浮的催化剂颗粒发生碰撞并反应,液滴在颗粒表面的覆膜状态显著影响系统转化率。因此,研究液滴与颗粒碰撞的动力学行为和特性具有重要意义。本文使用VOF方法对多个液滴碰撞多个颗粒进行了二维直接数值模拟,考察了液滴速度、液滴与颗粒粒径比和固含率对液相分配系数、液膜厚度及持液量的影响。通过对比单液滴撞击单颗粒体系液滴铺展直径的实验值与计算值,验证了模型的合理性。结果表明,液滴喷入速度增大,液相分配系数与液膜厚度减小并趋于稳定;液滴与颗粒粒径比增大,液相分配系数和持液量变化较小;增加固含率会显著提高液相分配系数。在此基础上,以液滴韦伯数和固含率为输入参数提出了一个液相分配系数的关联式,可为喷液流化床连续介质模型的液固相间作用模式提供量化参考。液滴碰撞颗粒过程中,不同接触角模型的预测准确度与网格尺寸有关。基于VOF数值模拟方法,通过使用静态接触角、实验观测动态接触角、Kistler动态接触角模型作为边界条件来研究单液滴碰撞单颗粒的运动行为。结果表明,使用不同接触角模型所得出的模拟结果与网格尺寸相关,最优解对应于不同的网格尺寸范围。当网格尺寸与液滴半径比大于52时,使用Kistler动态接触角模型得出的液滴铺展直径与接触线速度与文献中的实验数据吻合最好,与静态接触角结果相比,减轻了液滴在回涌阶段的运动滞后。当液滴韦伯数为30时,液滴惯性起主导作用,导致动态与静态接触角模型预测结果的差异明显减小。