随着人类文明进步和人口增长,生活垃圾的产生量不断增加,其对环境造成的污染日益加剧,此问题在发展中国家尤为突出。由于生活垃圾产生量巨大,对其无害化处理的同时,废弃物资源化,成为世界各国面临的问题。等离子体气化技术是近年来新兴起的城市生活垃圾处理技术,其减容效果好,无害化彻底,环保效果明显,还可以将生活垃圾转化为可再利用的合成气(主要成分CO+H2)。　　 但是,由于等离子体气化技术设备结构封闭、温度高等特点,实验研究无法直接得到足够多信息,而目前常用的商业化数值模拟软件不能很好地模拟等离子体反应器内化学动力学过程,特别是计算时间过长,难于用在实际的系统优化设计中。本文结合拟在中科院力学所建立的北京市等离子体气化生活垃圾示范装置,针对反应器内不同温度、成分的分布特点进行数值模拟,为优化等离子体气化生活垃圾过程工艺参数提供了重要参考。　　 本文首先根据生活垃圾中主要的C-H-O含量以及热值,对比我国及几个亚洲国家与欧美国家城市生活垃圾的不同。并建立化学平衡计算模型,根据物料守恒和Gibbs自由能最小原理对模拟的生活垃圾进行了热力学平衡分析,确定气化温度,再分别以合成气热值、等离子体炬功率,H2/CO、等离子体炬功率为约束条件,对过量空气系数、含水率等工艺参数进行优化。　　 本文对高温高速的大功率等离子炬射流进行了数值模拟研究,由于其对等离子体气化炉的尺寸及耐火材料的选取都是至关重要的,也是进行数值模拟需要关注的重点和难点。为建立无化学反应CFD计算模型,首先考察了不同湍流模型对等离子体炬射流计算的影响,通过和实验数据的比较,选择了最优湍流模型,其次得到了炉内温度对大功率等离子体炬射流长度的影响,底部进气对等离子体炬射流偏转角度的影响,等离子体炬入射角度对无化学反应流场的影响等。　　 本文还在无化学反应模型的基础上添加包含化学反应的流动模型,其中涉及多物理场以及高温气动热化学的知识。此方向目前为国际研究热点,处于探索研究阶段,本文最后对复杂的垃圾床层建立了简化的黑匣子模型,进而采用单组分简化PDF模型对等离子体气化炉进行数值模拟,初步分析了二次风量对产物的影响,等离子体炬功率、二次风射流方向对气化炉内流场温度场的影响等。