对于鼓泡塔反应器内气-液两相流体流动与传质特性等方面的研究已经非常深入全面了,但是将气相脉冲引入鼓泡塔操作,并从CFD数值模拟角度对其流体流动和传质特性进行研究还未见文献报道。本文将分别从实验测量和CFD数值模拟两个角度对气相脉冲式鼓泡塔反应器内的流体流动及氧的气液传质进行初步研究。本文首先考察了气相脉冲操作参数,即脉冲振幅和脉冲频率对反应器内流体流动,尤其是液相总湍动能分布进行了研究。研究结果表明,液相总湍动能随着脉冲振幅和脉冲频率的增大而增大,而频率的影响相对较小;湍动能分布呈抛物线型且随反应器轴向高度的增大而先增大后减小,在高度为0.4 m(Z/D=2)处达最大。气相脉冲与气泡羽流周期性摆动是影响反应器内气含率、气相速度场、液相速度场分布的主要因素。另外,通过气泡尺寸分布特性还发现,气相脉冲对反应器内流体流型具有重大影响,当脉冲频率增至一定大小时,流动将从均匀气泡流转变成湍流流动,从而大大增强了反应器内的相间混和,进而强化流动与传质性能。其次,本文从实验角度考察了氧的气液体积传质系数kla与脉冲参数的关系。结果表明,当支撑气较小时,脉冲条件下的体积传质系数较稳态时要小,而当支撑气与脉冲气相等时,相同表观气速下的体积传质系数较稳态则有所提高,即传质得到强化。本文还从模型模拟角度研究了气液有效传质比表面积a与液侧传质系数kl的分布情况,发现前者与气含率和气泡尺寸分布紧密联系,后者则近似均匀分布。最后,通过模型预测了溶解氧在反应器内的浓度场分布。结果表明,反应器内溶氧浓度随时间推移越来越高,且分布逐渐趋于均匀。