化学链燃烧通常基于串行流化床反应器，而串行流化床反应器内存在非常复杂的多相反应流动，使得实验方法较难以清晰的揭示反应器内多种相互耦合的物理化学过程。基于此，本课题组通过CFD模拟的手段对串行流化床内气固反应流动进行细致的观察，总结串行流化床反应器运行经验，以实现对串行流化床反应器的合理设计和优化运行。

对本课题组自行设计建造的5KW_th化学链燃烧串行流化床反应器进行热态CFD模拟，与实验结果相互对照，证实CFD计算的可靠性。通过对反应器内流动形态的分析，提出了运行条件优化的方向。

出口组分模拟值与实验值对比 5KW_th反应器内流动形态分析

通过CFD模拟对50KW_th化学链燃烧串行流化床反应器进行设计校核。通过模拟分析，使得设计周期和调试周期得以缩短，并使实际运行值更加接近设计值，达到了反应器合理设计的目的。

50KW_th化学链燃烧串行流化床反应器

50KW_th反应器内压力测点模拟监测值 循环速率与气速和床料量的关系

针对快速床反应器内颗粒聚团导致CFD模拟结果不能准确预测反应器内气固反应流动的现象，本课题组提出了基于固体体积分数梯度修正的气固相间曳力模型(SVFGM)。该模型通过直接差分得到计算域内固体体积分数梯度并用以修正传统均匀化曳力模型，使得网格内气固相间曳力成为雷诺数、固体体积分数和固体体积分数梯度的三元函数。通过对一提升管进行模拟，模拟结果显示该模型较大的提高了快速流化床反应器CFD计算的可靠性。

SVFGM模型示意图

提升管内固体体积分数分布对比 出口固体质量流率对比