搅拌装置在很多的领域内都有很多的应用,尤其是在生物制药、化工设备、以及石油冶炼等环节中,涉及多个生产环节应用到搅拌生产操作。当生产领域内要求搅拌流体处于湍流状态时,如何设计搅拌桨实现较短的混合时间和消耗较小的功率,成为对非牛顿湍流流体研究中的关键性问题。本文对双螺带六斜叶涡轮桨搅拌槽内部混合过程的桨叶组合形式进行分析,应用理论分析、数值模拟以及实验验证方法,分析搅拌过程中的混合时间、功率消耗以及流场分布情况,确定最佳组合形式和搅拌过程中的搅拌转速。(1)基于Fluent计算流体力学分析软件,以多重参考系(MRF)方法及k-?模型,对双螺带和六斜叶涡轮组合搅拌桨在槽体直径D=280mm、流体介质为非牛顿流体(甘油和水的混合物)的搅拌槽内部进行数值模拟。分析了上双螺带桨、下涡轮桨和互换位置之后的桨叶组合形式对搅拌槽内甘油、水混合介质流场特性的影响,研究表明,上双螺带桨、下涡轮桨组合形式利于甘油、水混合介质的融合和提升搅拌效率。(2)依据确定的桨叶组合形式,分析三种不同的搅拌转速对组合桨叶的流动特性的影响,从宏观流动特性、时均速度分布、功率消耗以及混合时间多个角度对比分析流场特性,结果表明低速搅拌效果不佳,考虑到功率的消耗等问题,高速搅拌不适用于工业生产,搅拌转速需保持在相对稳定的区间。(3)通过PIV数据采集设备以及有机玻璃搅拌槽实验设备对三种不同的搅拌转速搅拌槽内部的宏观流场进行实验分析,与数值模拟结果进行对照,流场分布情况基本一致,数值模拟方法在一定程度上能够模拟出实际的搅拌流动情况,低速搅拌转速流场分布无法出现环状涡流,搅拌转速越高,流场的分布情况趋于平稳。