流化床作为一种化工反应器被广泛运用于颗粒成型（包括生长，涂层和凝聚），燃烧，煤的气化和生物质以及污染物处理等工业过程中，涉及能源，农业，食品和医疗等各个领域。气固流化床中颗粒运动特性的实验和数值模拟研究对于提高产品质量和反应效率十分重要。　　在实验研究方面，优化了基于标准相关性计算的样本颗粒分离算法，结合颜色区别算法，将其运用到多分散系统的颗粒分离中。基于泰森空间分割算法和松弛概率算法，建立两套可靠和完整的颗粒追踪测试系统（PTV）。成功地还原了单分散和多分散流化床中稠密区内复杂环境下的颗粒运动轨迹，并对颗粒的瞬时及平均速度，颗粒的体积分数、拟颗粒温度等颗粒运动特性进行了系统分析。在单分散系统中，基于每个颗粒的运动轨迹，创新性地开发了颗粒碰撞事件自动捕捉算法，并通过碰撞后颗粒之间的相对速度区分碰撞和接触。将PTV实验所得的颗粒碰撞频率与颗粒体积分数之间的关系和经典的理论碰撞模型进行了对比。发现Gidaspow理论模型高估了颗粒碰撞频率，特别是在流化床的相对稠密区内（颗粒体积分数大于0.15）。　　在数值模拟研究方面，耦合计算流体力学（CFD）和离散单元法（DEM），模拟气固流化床中的颗粒运动情况。CFD用于计算连续相的运动，DEM用于捕捉颗粒的运动。颗粒之间的相互碰撞和颗粒与壁面的相互碰撞通过软球模型（ Soft-sphere model）进行模拟。本文中采用控制方程组I和Gidaspow阻力模型，对多分散中的颗粒运动特性进行了数值模拟，分析了相应的颗粒体积分数、拟颗粒温度、平均相对速度。将数值模拟结果与彩色PTV实验在颗粒的速度分布、颗粒的平均高度和颗粒的局部时间平均速度等方面进行了对比，结果表明：数值模拟有效地预测了多分散系统中颗粒的总体运动特性。因此，可以基于DEM求解器中每个颗粒的碰撞信息，有效地分析出多分散系统中颗粒碰撞周期、颗粒碰撞速度和颗粒碰撞频率。类似于单分散系统，将颗粒碰撞频率与颗粒体积分数的关系与经典理论模型进行了对比，当颗粒的体积分数小于0.3时，Bird模型很好地预测了颗粒的碰撞频率；当颗粒的体积分数大于0.3时，Gidaspow模型能够预测出颗粒碰撞频率的增长趋势，但是高估了数值的大小，Bird模型低估了颗粒碰撞频率。　　PTV颗粒追踪实验和数值模拟所得到的颗粒运动特性和颗粒碰撞特性最终将用于提高工业生产的产品质量，设计及优化设备，提高大规模的双流体数值的精度。