搅拌器是一种常用的过程设备,日常科研、生产中都对搅拌效率提出了一定的要求,针对这一需求,本文对提高搅拌器的效率进行了参数方面的研究。搅拌器叶轮的径向扩散能力和轴向推流能力直接影响搅拌效率的高低,提高搅拌器的搅拌效率最直接的办法就是提高其径向扩散能力和轴向推流能力。研究搅拌器的叶片结构、分析搅拌器的流场特性,改进搅拌器叶轮参数,对提高搅拌器的搅拌效率具有重要意义。本文的主要研究内容如下:(1)采用多重参考系法处理旋转的叶片与静止的搅拌槽之间的相互作用,并从螺旋升力线理论、螺旋升力面理论、奇点系的诱导速度、离散化及环量理论等方面对叶片系统的理论进行了计算与分析。(2)使用类冒泡排序法的对比方式,对叶片开孔、中心轴开孔、叶片旋角、叶片转速、副叶片等不同参数情况下的外流场模拟对比,分析其流场流速特性、径向扩散能力、轴向推流能力等对搅拌器搅拌效率的影响程度。由数值模拟的结果可知,在所模拟的影响因素中,叶片以六叶片无孔、无副叶片、旋角40度、转速为400r/min时,为最佳参数。(3)为提高叶片的结构强度,在搅拌器最佳参数的基础上,对搅拌器结构进行屈曲分析,得到结构强度薄弱部位,通过将叶片与中心轴的结合部连接方式由半接触改为全接触,使其位移量、受力情况改善60%以上。(4)选定模拟分析出的最佳参数模型、流速测量仪、扭矩传感器、实验用搅拌器等为试验装置,以亚硝酸钠溶液与对氨基苯磺酸为实验材料,对推流力、流速等模拟数据进行试验验证,结果表明:试验所得推流力数据与模拟数据误差在5%以内。流速数据与模拟数据有较好的吻合。综合来看,验证了数值模拟的准确性。