Particle-resolved CFD study of liquid axial penetration and lateral spreading in an ordered trickle bed reactor (Open Access)
A. Tavanaei, D.R. Rieder, M.W. Baltussen*, K.A. Buist, J.A.M. Kuipers
Keywords: Trickle bed; Liquid distribution; Direct numerical simulation; Volume of fluid
DOI: 10.1016/j.partic.2025.12.025
滴流床反应器广泛应用于化工、石油等领域的气-液-固接触过程，其内部的液相浸润性与传质行为直接决定了反应器的整体效率。然而，过去相关研究大多聚焦于宏观平均参数，难以精准揭示颗粒尺度的多相流动机理，从而制约了滴流床反应器的优化设计。
来自埃因霍芬理工大学的研究团队采用VoF-IBM耦合直接数值模拟方法，系统探究了有序滴流床中液相的轴向穿透与横向铺展规律，成功实现了对颗粒尺度气液相互作用的精准捕捉。研究中采用有序填料排布与单点液相注入方案，有效排除了床层无序性、壁面效应和出口效应等因素的干扰，从而对关键参数实现了精准量化。
研究结果表明，液体通量的增加会显著增强其横向铺展与轴向穿透，符合预期。有趣的是，在有序床层中，液相的初始惯性对这两个过程的影响十分有限，而重力则是驱动轴向穿透的主导因素。此外，接触角对横向铺展的影响远小于传统认知，而气相流速则成为调控横向铺展的关键变量。这一发现提示，传统观念中“亲水性越强，铺展越好”的假设可能需要重新审视。
本研究为滴流床反应器的结构优化与工况调控提供了颗粒尺度的理论支撑，有望推动化工反应器向更高效、更精准的设计方向发展。
本文发表在PARTICUOLOGY（Volume 109），收录于专刊“Special issue honoring the career contributions of Professor Yong Jin and Professor Zhiqing Yu”。客座编辑为加拿大西安大略大学祝京旭教授和清华大学张强教授。欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
编辑、排版：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Tavanaei, A., Rieder, D. R., Baltussen, M. W., Buist, K. A., & Kuipers, J. A. M. (2026). Particle-resolved CFD study of liquid axial penetration and lateral spreading in an ordered trickle bed reactor. Particuology, 109, 302-311. https://doi.org/10.1016/j.partic.2025.12.025