气固流化床具有传质传热效率高、颗粒易于混合均匀和适合大规模连续化生产等优点,因而被广泛应用于过程工业中。然而在气相法聚乙烯生产的正常操作中,流化床内颗粒与颗粒间及颗粒与壁面间的摩擦和碰撞将产生不可忽略的静电效应,静电电荷的积累将会导致颗粒团聚、粘壁和熔融结片,严重时会造成反应器停车甚至放电爆炸等安全事故,给工业流化床稳定、连续生产带来众多困扰。外加电场作为一种重要的过程强化手段,往往可以达到“化害为利”的作用,但由于静电现象的复杂性、影响因素的多样性以及实验手段等客观条件限制的局限,使得对流化床中的静电现象和外加电场流化床的相关研究进展缓慢。本论文采用计算流体力学方法,按照无静电——有静电——外加电场逐渐递进的研究思路,依次对不考虑静电效应的传统气固流化床、考虑静电效应的气固流化床、采用外加电场过程强化的外加电场气固流化床进行数值模拟研究。首先,研究模拟参数(求解方法、网格、收敛条件、曳力模型、湍流模型等)对流化床流化床内气泡产生过程的影响,确定后续模拟所用的相关参数,为研究静电对气固流化床流体力学的影响奠定基础。接着研究气固流化床中的静电特征,重点研究不同带电量的颗粒流化对气固流化床中流体力学行为和静电场宏观分布特征的影响,比较了Fox静电模型和Grace静电模型的异同,从理论上探讨静电对气固流化床流体力学的影响。最后研究外加电场下流化床内的流体力学特征,建立二维外加电场流化床模型,采用解耦求解方法分别计算颗粒自身产生的静电力及外加电场产生的电场力,研究不同外加电场条件下气固流化床流体力学行为,为工业生产中采用外加电场调控气固流化床流体力学行为的方法提供理论基础和指导。本论文的主要研究工作如下：第一,对不考虑静电效应的传统气固流化床进行数值模拟,从数学参数(求解方法、网格、收敛条件等)和物理参数(曳力模型、湍流模型等)两个方面考察了模拟参数对气固流化床内气泡行为的影响。模拟发现,采用全区域求解比对称求解所得的得到气泡形状更加符合实际；在网格总量相同的情况下,对流场变化剧烈的区域进行加密,可以有效改善模拟精确度；模拟的准确度受到收敛条件控制,收敛条件的选择必须满足迭代误差小于网格离散误差；湍流模型对模拟结果的影响很小；曳力模型方面,EMMS/bubbling曳力模型无法直接应用于中心射流流化床,修正Syamlal O’Brien模型和Gidaspow模型所得到的气泡生长过程基本相同,和无气体泄漏的理论模型所得到的的变化规律吻合较好,Syamlal O’Brien曳力模型所得到气泡尺寸最接近实验值,与Caram理论模型基本吻合,模拟效果最好。第二,分别采用Fox静电模型和Grace静电模型对气固流化床进行数值模拟,考察不同带电量的颗粒流化对气固流化床内气泡大小、气泡脱离时间、电场分布及颗粒受力等的影响,并对两种静电模型进行对比。研究结果表明静电的存在会影响气泡的大小和气泡脱离时间,随着荷质比的增加,气体泄漏率增强,气泡尺寸减小,气泡脱离时间缩短；静电的存在导致流化床壁面处和近分布板处产生很强的电场,在靠近分布板的区域,电场指向流化床中心,而使得颗粒受到向下的电场力,而在靠近料位处,颗粒却受到向上的电场力。这两种不同方向的作用力意味着静电的存在使得颗粒更容易发生分离。流化床的中心处,电场主要是水平方向,使得颗粒有往壁面运动的趋势,更易发生粘壁：系统比较分析了Fox模型和Grace模型的异同,发现Fox模型和Grace模型均可以得到相似的静电规律,但Grace模型由于考虑了极化力,Fox模型和Grace模型的区别主要体现在壁面、气泡周围和靠近分布板的三个区域,使得模拟结果受到静电的影响比Fox模型更大,采用Grace静电模拟获取的气泡大小和气泡脱离时间要比Fox模型得到的值更小。第三,建立外加电场流化床CFD模型,在双流体模型方法基础上添加外加电场力的计算模型,采用解耦的求解方法分别获得颗粒自身产生的静电力及外加电场产生的电场力,在此基础上研究不同的外加电场方式对流化床内气泡生长、电荷分布、颗粒自身产生的电场分布及颗粒速度的影响,为采用外加电场调控气固流化床流体力学行为的方法来实现过程强化提供理论基础和指导。模拟结果表明,气泡受外加直流电场影响会沿着电场方向发生变形,错流外加电场使气泡从中间发生破裂,顺流外加电场使得气泡变得更加尖锐,外加直流电场可以增强流化床内的正负电荷分离,进而使气泡周围颗粒自身产生的电场增强,增大气泡周围的颗粒运动速度；外加交流电场的频率会影响气泡的生长,只有在低频条件下,才能发现气泡变形,但外加交流电场对流化床的影响整体较不显著,外加交流电场的相位对气泡生长无明显影响。