流化床反应器广泛应用于包括燃烧、聚合的化工和生物质化学过程。为增强流化床反应器的效率,需要增加不同大小颗粒停留时间操控的灵活性,尤其是细微颗粒。为实现这一目的,我们研究了水平和垂直旋涡流化床中的气相和颗粒相流动模式(RFB)。单相气体在旋涡流化床中流动特性进行了数值模拟。研究了不同入口气体速度对单相气体流动特性分布的影响。结果表明气体切向速度在中心区域最小。沿径向方向逐渐增加,达到最大值。在壁面区域由于壁面能量的耗散,使得切向速度迅速降低。同时结果表明沿旋涡流化床轴向方向,气体切向速度逐渐降低。旋涡流化床中入口气体速度的变化影响气体压力和速度的改变,入口气体速度增加,床内气体压力下降,气体切向速度增大,旋转增强,提高了气体质量和动量的交换能力。气体-颗粒两相流体在在旋涡流化床中流动特性进行了数值模拟。为简化计算,我们的研究局限于对具有固定颗粒大小和无化学反应的恒温旋涡流化床的准三维模拟,通过计算流体动力学方法来分析RFB系统。在模拟中,颗粒相采用200-μm直径的颗粒,气相采用空气。计算得出气相和颗粒相的瞬时速度,空隙率和压降分布特性。模拟结果表明,通过控制入口气体速度可以控制颗粒的停留时间分布。模拟结果还发现床内表面的初始流态,分析了不同入口气体速度对旋涡流化床中颗粒速度和浓度分布的影响。结果表明随着气体速度的增加,沿径向颗粒浓度分布差异越大,壁面颗粒浓度增加,而中心区域浓度下降,显示出旋涡流化床颗粒旋转流动增加颗粒离析的特征。