引 言
液固流化床具有温度分布均匀、传递性能好和反应效果佳等诸多优势，已被广泛地应用于化工、冶金和水处理等工业领域。由于流化床内颗粒流体系统非线性、结构不均匀性和流域多态性，至今还没有比较系统的理论，更缺乏反应器放大与设计的普遍方法，由此导致液固流态化反应器的设计放大仍然依赖于传统的经验方法，所以系统地研究该床内流动特性具有极其重要的理论指导意义和实践应用价值。在众多的研究方法中，流态化质量的评价被认为是放大和设计多相流反应器的一个重要指标。其中，床层塌落技术以其简便易行的特点被普遍应用。迄今为止，绝大多数的研究是在实验基础上，提出经验关联或半经验关联式。
近年来，随着多相流计算流体动力学的发展，采用数值模拟方法分析流化床内床层塌落特性已得到学术界的广泛关注。为此，本模拟采用Foscolo和Gibilaro的颗粒床模型，在商业化软件平台上，详细模拟了液固流化床的床层动态塌落过程，旨在为实际过程开发提供相关理论参考。
1 床层塌落过程的理论分析
液相含率为ε1的液固流化床达到平衡状态时对应于一个特定的液体速度U1，此时固体颗粒均匀稳定地分散在床内，对于单一固体颗粒来说，它所受浮力和曳力之和等于自身的质量。当液体速度突然减小到U2时，床内局部固体颗粒所受曳力减小，开始加速下降，这种加速行为导致颗粒受到的阻力增大，并最终达到新的平衡，液相含率为占ε2。由于加速过程持续时间很短，因而床层内部呈现分层现象，上部区域液相含率ε1保持不变，而下部区域液相含率增大到ε2，两区域间的过渡部分非常小，可近似为一个面，本文称为“分隔界面”。该界面随着时间的推移逐渐上升，最终达到床层顶部，整个床层达到新的平衡，床内液相含率ε2。图1为塌落过程中的床层动态图，图2为床层表面和分隔界面的动态描述。
在图1中，总床高LB和分隔界面高L1都是时间的函数。塌落过程中，流体流速在下部区域为U2，在....
