循環流化床內部氣固流動是一個跨尺度的復雜多相體系，其流動特性在時間和空間上呈現非穩態、多尺度效應，并且涉及多參數信息融合，因此對其在線參數測量和過程仿真優化帶來了極大的挑戰。傳統的單點測量模式和單一的計算分析手段由于本身固有的屬性，難于體現復雜區域內部流體動力學特征，無法獲取流動體系內部參數分布規律。針對上述問題，中國科學院工程熱物理研究所循環流化床實驗室開展了電容和微波過程層析成像、復雜氣固流動過程數值計算方法融合、流動參數在線識別和信號處理等方面的理論與關鍵技術研究。

　　在理論研究方面，針對氣固流態化存在的多尺度效應和時空分布不均勻性，建立了基于稀疏矩陣的層析成像重構算法；形成了融合熱力學和電學參數的數值仿真平臺，促進了該領域從傳統的單一仿真模式發展到多參數融合的計算體系，為復雜氣固流態化特征參數在線測量奠定了理論基礎。

　　在數值計算分析方面，融合了雙流體模型和離散顆粒計算模型，實現了多分離器、復雜流動結構的循環流化床全循環回路計算體系，從氣固流動的微觀-介觀-宏觀流動機理出發，揭示了復雜氣固流動流變特征，為氣固流態大型化研發提供了重要技術支撐。

　　在應用基礎研究方面，提出了一種新的非侵入式電容和微波雙模態測量方法，形成了層析成像在復雜氣固流動條件下的非線性成像算法，并應用于大尺度氣固流動過程優化控制；研制了一種組合電容傳感器，構建了相應的成像算法和評價體系，為與氣固流動相關的過程控制提供一種在線、無損監測方法。研究成果在醫藥氣固流化床上進行了驗證，過程效率顯著提高。

　　該研究先后獲得國家自然科學基金重點國際合作項目、自然科學基金面上項目、中科院“煤清潔燃燒利用創新交叉”團隊、中科院重大科研儀器研制項目、“百人計劃”人才引進等項目資助。申請和授權國內發明專利7項、國際發明專利1項，在國際、國內重要學術期刊和國際會議論文集上發表論文120多篇, 其中43篇被SCI期刊摘引，60多篇被EI摘引，2篇被選為期刊封頁圖片，論文他引超過500次，SCI他引共計215次。項目組成員應邀在2014年希臘舉辦的IEEE成像技術國際會議（IEEE-IST2014）和2015年韓國舉辦的亞洲顆粒技術大會（APT2015）上做邀請報告，并先后在英國劍橋大學、愛丁堡大學、赫爾瓦特大學、馬來西亞石油大學等進行學術報告多次。項目部分成果榮獲“中國顆粒學會2016年度科技進步獎”二等獎、中國工程熱物理學會多相流年會“青年學者陳學俊優秀論文獎”、中科院“朱李月華”優秀博士論文獎。研究成果先后在航天長征化學有限公司、清華大學深圳研究生院示范或應用。

圖1 Wurster流化床仿真及組合電極ECT測量

圖2 電容和微波雙模態測量系統