双流化床是一种由两个流化床单元通过动力链接耦合而成的反应器,由于此类反应器具有解耦热化学反应实现优化控制及产物分离等优势,近年来众多研究者对双流化床在燃料的高效利用和分级转化等方面应用进行了探索。然而,由于双流化床的物理结构与内部流动机理相对复杂,目前对其气固流动特性的掌握并不充分,尤其是对其颗粒循环与协调耦合机制的认识尚不能完全满足应用要求,因此亟需对交互循环双流化床气固流动特性进行系统的研究以指导设备的设计、运行和优化需求。本文构建了由两个尺寸相同的快速流化床单元对称构成的交互循环双流化床冷态试验系统,每个快速流化床单元均由上升管、下降管、旋风分离器、Loop seal气动返料阀组成。通过在较宽工况条件范围内的试验研究,在流化床单元内实现了四种气固流动结构,包括湍动流动（Turbulent Flow/TF）、团聚流动（Cluster Flow/CF）、环核流动（AnnularFlow/AF）和悬浮流动（SuspensionFlow/SF）,掌握了双流化床的耦合操作特性,并在此基础上成功构建了五类耦合运行模式（CF-CF、CF-TF、CF-AF、AF-AF 以及 AF-SF）。通过采用对称参数及非对称参数两类操作方法,系统地分析了双流化床内压力分布、床层压降、颗粒浓度分布等气固流动特征参数随装置存料量、上升管流化风量、返料阀返料风量、返料阀返料风量等操作参数的变化规律,并基于试验数据构建了对称型交互循环双流化床的全场压力平衡模型。此外,通过处理时序压差数据分析了流化床单元上升管内的全高度颗粒浓度波动特性,揭示了各操作参数对双流化床反应器内动态颗粒浓度波动强度及运行稳定性的影响规律。以流化床内颗粒动态质量流量测量为应用背景,构建了一种适用于本文所建立双流化床装置的在线、实时、非侵入式的微波动态质量流量测量系统,并借助此系统实现对所建立交互循环双流化床内的颗粒循环流量的高频率动态连续测量,通过对时序颗粒质量流量标准差及变异系数的分析,揭示了交互循环双流化床流化床单元间连续颗粒循环的波动强度及循环稳定性随操作参数的变化规律。基于颗粒动理学理论,针对双流化床内的复杂气固流动过程构建了的三维欧拉-欧拉数值计算模型及模拟方法,随后以串行结构双流化床和并行结构双流化床为对象分别构建了三维物理模型,并实现了三维维度上的双流化床全场气固流动数值模拟,在此基础上对流动结构、颗粒分布、速度分布等重要流体动力学特性以及双流化耦合运行失稳机理等试验中难以观测的气固流动特性开展了研究。