纳米颗粒是一类粒径在0.1~100nm的颗粒,一般难以被正常流化,并且在黏性力的作用下,纳米颗粒会团聚在一起,以聚团的形式进行流化。流化聚团是一种内部包含丰富孔隙的多层次结构,学者们普遍认为其多级结构具有分形特性。流化聚团的动力学特性与其结构密切相关,因此准确的了解纳米颗粒在流化过程中形成聚团的结构,将为今后深入研究纳米颗粒气固两相流动提供理论基础。本文选择能够清晰呈现出聚团内部结构的透射电镜图片作为本课题的研究对象,通过使用计盒算法对其分形特性进行研究,进而揭示分形维数与聚团内部结构之间的关系。基于计盒算法的计算原理,分析了盒子尺寸序列的选取对算法精度的影响,提出了盒子尺寸序列新的选取方法,并对新的选取方法的准确性进行了验证。研究结果显示盒子尺寸序列新的选取方法不仅能够有效提供足够的拟合数据点,还能很好的消除拟合数据的梯台现象,即拥有较快的计算速度,又具有较高的计算精度。从纳米颗粒各级聚团的TEM图片入手,利用计盒算法分别对纳米颗粒各级聚团和各层级结构之间的分形特性进行了研究。提出了纳米颗粒流化聚团的多级结构形成机理:原生纳米颗粒以颗粒-聚团扩散机理形成链状结构的一级聚团;一级聚团以颗粒-聚团扩散机理形成三维多孔结构的二级聚团;二级聚团在三维空间中以一种较为密集的排布方式形成了具有三维复杂孔隙结构的三级聚团。针对传统测量流化聚团孔隙率方法的局限性,提出并详细介绍了一种新的计算流化聚团孔隙率的方法,即使用能够有效描述流化聚团内部结构信息的分形参数-分形维数对流化聚团的孔隙率进行计算。并分别通过图像法和称重法验证了分维法的可行性和准确性。研究发现,使用分形维数计算聚团的孔隙率时,分形维数考虑了原始纳米颗粒沿径向的排布规律,能够描述聚团内部结构沿径向的变化情况。并且分维法计算得到的流化聚团的孔隙率与称重法计算得到的孔隙率二者之间的标准差很小,二者之间最大的相对误差也仅为0.5%。