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提升管反应器作为一种高效气固接触反应器，在石油炼制工业中起着举足轻重的作用。掌握提升管中气固两相流动规律对于研究提升管反应器具有重要的学术与工程价值。本研究在实验室变径提升管冷模实验装置上进行实验，详细对比分析了变径提升管轴向和径向多个高度截面上的局部固含率分布，讨论了不同操作参数间的关系以及它们对变径提升管内固含率的影响。采用计算流体力学（CFD）的方法模拟变径提升管内气固两相流动行为，探索适用于变径提升管的模型参数，还进一步讨论了内置环管的变径提升管较传统提升管的优越性。冷态实验结果表明：提升管内总压降与颗粒循环量之间，颗粒循环量与表观气速之间呈现良好的线性关系。对于高密度变径提升管气固流动特征的研究表明，颗粒浓度在轴向上分布呈上稀下浓的S型结构，在径向上分布呈中心低边壁高的“环-核”结构。随着表观气速增加，提升管轴向位置的截面平均颗粒浓度呈现总体下降趋势，颗粒浓度沿径向分布更加均匀。随着颗粒循环量的增加，提升管中得到更高的颗粒浓度和更均匀的颗粒轴向分布。运用流体力学软件FLUENT对变径提升管进行二维非稳态模拟，对照实验中颗粒浓度分布趋势，摸索一套适用于该系统气固两相流动的计算模型及相关参数。数值模拟采用基于颗粒动理学理论的欧拉双流体模型，气固相间作用及剪切粘度模型均采用Gidaspow曳力模型，颗粒间碰撞恢复系数取值1，采用Johnson-Jackson边界条件，镜面恢复系数取值0。所得模拟结果与实验数值在中心区域吻合较好，在边壁区域还存在较大偏差。对变径提升管和传统提升管内的气固两相流动进行了三维模拟，模拟结果表明：采用实际的单侧进料斜管结构，传统等径提升管以及变径提升管的等径区域出现明显偏流现象；但在变径提升管中，当流体进入扩径段后，随着高度的增加偏流逐渐消失，床层颗粒分布均匀；同时，环管射流较传统喷嘴提高了气固的湍动利于气固的混合，又减少了颗粒的碰撞。总体来说，采用提升管扩径和环管内构件使床层气固分布更均匀，提高了气固的接触效率。