为定量描述立交盘静态混合器的性能,采用激光多普勒测速仪实验技术与计算流体力学(CFD)相结合的方法,从流体力学性能、传热性能、混合性能等多方面,对立交盘静态混合器的特性进行了系统的研究。以装有两个立交盘静态混合器的圆管为研究对象,选取了管路中六个截面,通过对牛顿流体(雷诺数范围在87到1746之间)的速度场的LDA实验研究和CFD模拟,得到以下结论:立交盘静态混合器内的流速分布很复杂,对应其结构的变化速度场也在不断改变。轴向和径向速度分布均体现了“周期相似”的特点。通过对LDA数据与CFD结果定性及定量的对比,认为两者吻合较好。CFD计算的压降采用两种常用的参数进行了表征,分别得到了Z因子,摩擦因子与雷诺数的关系式,研究认为50<Re<500为所研究立交盘静态混合器系统从层流向湍流转变的临界区间。针对立交盘静态混合器的传热特点,以设置十个混合元件的管路为研究对象,对传热实验进行CFD模拟。结果表明,加入十个静态混合器的直管的传热效率约为空管的4倍。本文从速度场和温度场的协同关系的角度分析认为,加入立交盘静态混合器后,总体的场协同数近似为空管的2-6倍。对简化的立交盘结构进行了传热的计算,其传热通量下降了15%,压降约为原来的1/4。选用三种参数表征立交盘静态混合器的分散混合和分布混合的性能:停留时间分布,变异系数和剪切率。停留时间分布研究的结果表明,平均每增加一个混合元件,轴向Pe数增大4.1。变异系数研究的结果表明,粒子进入混合元件的初始分布状态对最终的混合效果有很大影响;立交盘静态混合器对周向分布较好的粒子更能发挥作用。剪切率研究的结果表明,在每一个混合单元内,剪切率的变化规律是相似的。进一步研究发现,改进后的结构能够使点源入射的示踪粒子最大限度地在周向分散。