减少二氧化碳排放是解决气候危机的关键。在现有的二氧化碳捕集技术中,化学链燃烧技术以其CO2内分离和成本低的优势成为最有前途的捕集技术之一。高性能载氧体是化学链技术的关键,但在长期运行过程中磨损严重,需要不断补充新鲜载氧体。由于颗粒尺寸小,流化过程复杂,目前难以使用实验手段深入研究颗粒的磨损问题。在数值仿真方面,现有的气固两相流动模型难以研究固体颗粒的破碎问题。本文构建了符合实际的不规则多面体载氧体颗粒几何结构并在投料中投入36种不同粒径和长径比的颗粒,提出了基于计算机图形学的Ab-T10破碎模型,通过CFD-DEM双向耦合计算方法,获得了流化床内颗粒的速度、表面碰撞频率分布、表面应力分布和碰撞能量等特征,揭示了单颗粒破碎历程和子颗粒分布特性和演变特性。以下是本文的具体研究内容:首先,分别构建了10、20、30和40个顶点的颗粒,通过对比颗粒表面碰撞频率分布确定以20个顶点为颗粒的几何模型。投入36种不同长径比和粒径的颗粒后,对比分析了流化床内气泡的产生、发展和破灭过程中的颗粒速度、碰撞频率和碰撞做功量,发现颗粒间的速度差是导致碰撞做功达到极大值的根本原因。进一步通过单个颗粒碰撞做功达到极大值前后3个时刻下的表面碰撞频率和应力分布特性验证了该结论。其次,使用Ab-T10破碎模型和基于计算图形学的Voronoi图剖分算法,追踪了单个颗粒从第一次破碎到完全淘析整个过程中的子颗粒粒径演变过程,选择其中的三个重要破碎阶段进行进一步分析。通过子颗粒破碎次数和质量的变化情况,发现有5次破碎导致大量子颗粒的产生,而颗粒质量的减少随时间逐渐降低。通过统计不同粒径子颗粒的破碎高度,发现初始床料高度的1.5-2.5倍区域为颗粒最易发生破碎的区域。最后,将该破碎模型用于流化床内的所有颗粒,获得了流化床内20个瞬间的粒径分布情况,以及颗粒整体的破碎次数随时间的演变情况。对流化床顶部区域的淘析颗粒质量与数量进行统计,发现淘析现象随着时间逐渐加重。随着颗粒不断发生破碎,60-340μm的颗粒粒度分布近似双峰曲线,是表面磨损和体相断裂两种形式共同作用的结果。本论文有图46幅,表4个,参考文献116篇。