内循环流化床相继被应用于生物质气化、液化领域。随着国家推进清洁能源开发及节能减排力度不断加大,人们对能源转换效率和生产方式提出的要求不断提高,使得内循环流结构型式不断优化升级。新型内循环流化床内物料流动具有多相流、非线性、强耦合过程的特点,传统描述气固流动特性的临界流化速度、固体颗粒循环量计算方法和数值模拟中使用的双流体模型已很难继续适用。本文围绕着临界流化速度、固体颗粒循环量计算方法、双流体模型的算法改进及其数值模拟展开研究。着重研究J型流动密封阀的调节特性,探究其作为床料循环流动控制装置的可行性,为流化床构型、操作与控制提供重要依据。构建了临界流化速度的冷态实验装置并给出其测量方法。在常温常压下,在冷态实验装置上使用4种不同粒径硅砂进行临界流化速度的测量,结果表明:临界流化速度随粒子粒径的增大而增大;临界流化速度与床料层高度几乎无关;这些通过厄贡经验式均得到了验证。运用文献中常用的经验公式或半经验公式计算临界流化速度,其预测值与实验值对比,发现其误差较大,给出了一种临界流化速度的计算方法。该方法的预测值与实验值最大相对误差为9.5%,验证了该计算方法的可行性,为进一步研究气固流动特性奠定了基础。设计了J型流动密封阀,将其应用于内循环流化床。构建了基于J型流动密封阀的两室内循环流化床冷态实验装置,并测量了描述气固流动特性的流体力学关键参数。通过对J型流动密封阀的结构分析建立了其数学模型,以层高差、动压头、阻力系数三个局部参数为切入点对该流动密封阀调节固体颗粒循环量进行研究,给出了固体颗粒循环量新计算方法,并实验验证了该计算方法的可行性。分析了影响三个局部参数的重要因素,并对此开展了实验研究。通过冷态实验分别考察左侧吹风速、右侧吹风速、粒子粒径等操作条件参数对三个局部参数的影响,并揭示出了它们之间的关系。层高差与侧吹风速近似成线性关系,其随粒子粒径的增大而增加;动压头几乎不受右侧吹风速的影响,仅与左侧吹风速成近似线性关系,且随粒子粒径的增大而增加;阻力系数与右侧吹风速成幂指数关系,且几乎不受粒子粒径的影响。分析了Syamml-O’Brien曳力模型的临界流化速度求解过程,对低流化风速使用该模型其预测值远小于实验值,为此对其进行了修正;分析了SIMPLE算法计算求解过程,对二维非稳定流动问题,其数值解会发散,给出了SIMPLE算法改进形式。对基于J型流动密封阀的两室内循环流化床冷态实验装置采用所建立的Syamml-O’Brien曳力修正模型和SIMPLE算法改进形式进行数值模拟,结果表明:在一定误差范围内,所得结果与实验值基本吻合,能够正确预测气固二相流流动状况。验证了所提出的Syamml-O’Brien曳力修正模型和SIMPLE算法改进形式的有效性、可靠性,为流化床结构设计和理论研究提供了一种新方法。