结晶是一种典型的多相流体系,涉及连续相与离散相之间的传质和传热过程。传统的结晶研究依赖于实验和经验,随着计算机技术的发展,通过计算可以得到实验过程中难以监测的参数,有助于预测结晶过程,理解结晶机理。本文以扑热息痛为模型物质,结合粒数衡算方程与计算流体力学,模拟研究其溶析结晶过程,并结合离散元方法,研究了晶体颗粒的行为。首先,利用间歇动态法对扑热息痛溶析结晶动力学进行了实验测定,基于对扑热息痛成核及生长行为的分析,采用矩量变换法拟合回归了成核速率方程和粒度无关的生长速率方程。结果表明,扑热息痛晶体生长为表面反应控制,较低的过饱和度和悬浮密度以及系统全混前提下较低的搅拌强度和一定范围内较高的温度更有利于晶体生长。其次,在上述研究的基础上,建立了扑热息痛溶析结晶的CFD-PBE耦合模型,使用高分辨率有限体积法求解了粒数衡算方程,提出了一种分布式进料的多孔撞击射流结晶器;模拟和比较了不同操作条件下的混合效果、晶体成核和生长速率以及最终的晶体尺寸分布。通过研究发现,射流与横流速度之比在湍流混合中起关键作用,当速度比r=4时可以显著改善混合和平均晶体尺寸,但过高的速度比可能会造成返混、多个进料点在一定程度上可以改善结晶器的混合性能,这有助于将成核速率保持在较低水平并促进晶体生长,从而能够产生粒径更大且分布均匀的晶体。最后,建立了基于Eulerian-Lagrangian框架下的CFD-DEM耦合模型,模拟了5L搅拌釜中扑热息痛晶体的颗粒行为;得到了搅拌釜中颗粒与流体的分布,并研究了搅拌桨转速对颗粒分布、颗粒平均滑移速度和单个颗粒碰撞次数的影响。结果表明,六叶圆盘搅拌桨能形成较大的径向推动力,有效促进釜内混合,但循环流混合中心易形成流动“死区”,添加挡板后可以形成扰动湍流,减小流动“死区”,但会降低颗粒环流而使挡板后方与釜底形成颗粒沉积。随着搅拌速度的增加,颗粒分散变得均一,但当转速高于300rpm时,转速的增加对颗粒分散性的影响程度降低。颗粒平均滑移速度和碰撞次数随转速的增加而增加,且碰撞次数的增加速度高于滑移速度,表明过高或过低的转速都不利于晶体生长和降低颗粒破碎带来的二次成核影响。