高压匀质机是通过采用高精密技术工艺制备纳米、微米级液态产品比较有效的生产设备之一。本研究以山东省重点研发计划项目[2015GGX103022]为依托,以高压均质制备载药微球作为研究对象,实现可控化生产和技术革新。高压均质过程中具有多种相界面共存、物理化学现象复杂,均质腔空间狭窄,工作中处于一个密闭环境,内部情况通过传统手段很难探查。为了能够更好地了解内部流场分布情况,更高效的实现生产控制,随着计算机技术的发展,使得数值模拟仿真技术被逐渐应用到均质生产中来,数值计算的方法有望提供有效的技术信息,解决均质中遇到的难题,最终实现高压均质技术的发展和完善。数值模型的建立,是实现高压均质制备微球可控化生产的重要保证,也是实现均质结构可优化的重要途径。在模型建立前,先进行微球的实验制备过程,为建模工作提供理论和实验支撑。为了提高计算准确性,进行了均质腔流域建模。选用非结构化网格并在关键部位进行加密处理以及网格质量优化,有利于斜角、弧度组合等复杂形状网格与边界实现较好的拟合性。在数值模型建立中,确定了比较适用于微球均质过程的k-ε模型、Discrete Phase Model模型、压力基求解器、SIMPLE算法)、QUICK格式。数值模型计算结果体现出了流场中的剪切效应、撞击效应、空化效应。为了确保模型的准确性,进行了多压力梯度微球制备的粒径统计分析,并通过一一对应的高压均质实验完成了对模拟结果的验证比较,结果表明数值模型与实验结果具有较好的统一性,实现了数值模拟技术指导高压均质制备微球生产的期望效果。基于已建立的可靠性数值模型,根据能量守恒原理,确定以速度为参照目标,对优化结构进行了拓扑关系筛选,确定了均质腔拐角间距、拐角弧度、拐角锥度三种结构作为优化方案选择。通过对多组结构实验数据的分析,确认了数据满足方程拟合条件,拟合得到三元三次关系方程,并验证了方程的有效性,实现了对多结构影响关系的连续性优化。采用粒子群优化算法求解得到最优结构参数,建立最优结构模型并进行模拟计算验证,结构优化后30MPa压力下流体的速度提升26.9%,而且粒径尺寸达到了50MPa压力的处理效果,根据能量守恒原理,相同压力下其他条件相同,动能显著增大,克服摩擦力产热做功必然明显减少,这不仅解决了高压、过热损坏产品的问题,而且可以有效节省能源,实现绿色高效生产。