在化工、环境、能源、工业、石油等领域广泛存在气泡穿越固液两相流动过程。在该过程中,气泡作用下的颗粒运动和分布(沉降、悬浮、夹带)很大程度上决定了固液分离效率和设备参数,但由于该过程是一个非稳态、多尺度的复杂多相流动过程,关于其流动机制与颗粒分布规律的研究十分有限,因此本文以气泡穿越固液两相过程作为研究对象,采用数值模拟的方法对气泡穿越固液两相流动过程中气泡的运动和颗粒的运动分布规律进行理论研究,揭示该流动过程以及颗粒的分布规律;分析不同粒径下单、双气泡以及气泡群的运动及其对颗粒运动和分布的影响,以期加深对该过程气液固三相流动分布特征的认识、完善优化现有的多相流动相关设备,并且为新型多相流设备的开发提供理论基础。本文建立了CFD-DPTM-VOF三相流动模型,该模型将Euler和Lagrange方法相结合,将流体视为连续相,对气液界面的追踪采用VOF模型;将分散相颗粒视为离散相,对颗粒的跟踪计算采用确定性颗粒轨道模型(DPTM),在Fluent15.0和Visual Studio2013平台上对气泡穿越固液池的颗粒-液体-气体三相流动过程进行数值模拟。在模拟过程中,首先验证了网格的独立性,选用的网格尺寸在不影响计算精度的条件下最小化计算成本;随后本文对所建模型进行了验证,将单气泡工况下的数值模拟结果分别与课题组的相关实验结果和文献中的实验结果进行了对比,结果及其反映出的规律相吻合,从而验证了模型的合理性和正确性。利用以上所建立并得到验证的三相流动数学模型对气泡穿越固液两相过程中的气泡运动和颗粒运动分布特性开展研究。本文首先数值模拟了单、双气泡作用下的三相流动及颗粒夹带过程,对比分析了不同直径的单气泡和不同直径、不同排列方式下的双气泡对颗粒运动分布及夹带作用影响,获得了5μm、10μm、50μm、100μm和500μm五种典型粒径颗粒在三相体系中的微观运动及分布规律。研究结果表明:单、双气泡上升所形成的涡旋区对5μm、10μm、50μm和100μm四种颗粒产生吸卷作用,形成明显的夹带现象;随着颗粒粒径的增大,颗粒夹带的高度降低,夹带的颗粒数量减少;500μm粒径颗粒的跟随性较差,基本不受单、双气泡夹带作用影响,其浓度峰值主要集中在液池底部;粒径为5μm和10μm的颗粒在液池中基本处于悬浮状态,其沿液池高度方向上的浓度分布较为均匀;与单气泡相比,双气泡存在两次颗粒夹带过程,夹带的颗粒数量更多,且在同一时刻下可将颗粒夹带到更高的高度;初始直径越大的单、双气泡,夹带的颗粒数量越多;对角排列的双气泡夹带量少于同轴双气泡夹带量。在对单、双气泡作用下产生颗粒夹带现象研究的基础上,本文又进一步深入研究了气泡群作用下产生的颗粒夹带现象。通过对比分析管口底吹布置时,不同入口气速下所产生气泡群对固液两相液池中颗粒运动分布及夹带作用影响,获得了5μm、10μm、50μm、100μm和500μm五种典型粒径颗粒在三相体系中的微观运动及分布规律。研究结果表明:在底吹气体工况时,未参与主流流动的区域即“死区”位于固液液池中最下方的区域位置,且随着时间的增加“死区”区域面积减小,固液液池被搅拌的越剧烈;与单、双气泡相比,气泡群具有更强的夹带能力,对于500μm粒径的颗粒产生一定的夹带作用;随着入口气速的增大,气液搅拌的范围越大,搅拌的程度也越剧烈,被气泡所夹带的颗粒数量也就越多,颗粒被夹带的高度就越高;当入口气速为0.1m/s时,在一定时间内被夹带的颗粒大多处于气液相界面附近;液滴的喷溅也会携带颗粒,液滴对5μm和10μm具有较强的携带能力,对50μm、100μm和500μm的携带能力相对较弱。最后,本文又研究了固液悬浮液中的颗粒在气泡群扰动下的运动分布。通过对比分析管口底吹布置时,不同入口气速下所产生气泡群对固液悬浮液中颗粒运动分布的影响,获得了5μm、10μm、50μm、100μm和500μm五种典型粒径颗粒在三相体系中的微观运动及分布规律。研究结果表明:固液悬浮液中的气泡群并不影响粒径为5μm、10μm和50μm的颗粒在液池0.02~0.4m高度范围内颗粒的分布,但是会影响颗粒的运动状况,粒径为100μm和500μm的颗粒在循环回流区域的颗粒数量较其余三种粒径颗粒少,会出现颗粒浓度分布不均的情况,对于500μm粒径颗粒这种情况尤为明显;此外,三种气速对粒径为50μm的固液悬浮液颗粒分布影响不大,但是会影响其运动状况,气速越大,颗粒运动越剧烈。气泡群扰动下悬浮液中颗粒运动分布规律的发现,对反应器中需要颗粒和流体充分接触反应的过程起到非常重要的指导作用。