目前,中国正处在城市化进程的快速发展期,城市建设水平的提升对建筑物的质量提出了更高的要求。混凝土质量的优劣直接决定建筑质量是否合格。搅拌混合是混凝土生产的关键工序。强制式双卧轴搅拌机是现阶段混凝土搅拌混合所采用的主要设备。该类型搅拌机具有结构稳定、生产效率高、搅拌质量好等优点。但是,强制式双卧轴搅拌机也存在噪音大、能耗高、过流件易磨损等缺点。混凝土搅拌过程非常复杂,对于双卧轴搅拌机结构优化及搅拌过程磨损机理等研究不够深入,亟待开展该类型搅拌机过流件结构及其磨损机理等基础理论研究。本文以双卧轴搅拌机过流件—叶片为研究对象,开展了其安装角的优化分析和模拟研究工作,主要内容包括以下几方面:1、研究了双卧轴搅拌机的工作机理。从搅拌介质入手,分析了混凝土材料的物理性质;从搅拌机理出发,分析了物料的对流、围流等运动,以及不同搅拌叶片安装角度对物料运动的影响。研究发现,混凝土材料搅拌过程中,同时伴有化学和物理作用,不同时刻物料的性质不同,不同量级的混凝土宏观物理性质亦不相同。搅拌初期,水合作用还未完成,搅拌机内部物料更符合离散颗粒属性;当搅拌均匀时,形成匀质混凝土流体,其物料属性符合非牛顿宾汉姆流体。2、基于离散元法的接触模型分析,通过塌落度“虚拟实验”标定接触参数,结合离散元软件EDEM,模拟分析了物料在不同叶片安装角度(30°、35°、40°、45°、50°)下搅拌的混合特性。研究显示,在30~50°的叶片安装角度范围,随安装角度的增大搅拌质量呈下降趋势,对应能耗也随之减小。3、基于流体仿真软件Fluent,研究了不同叶片安装角度下匀质混凝土流体物料的流速和湍流分布情况。研究发现,30°和35°的对流运动非常显著,45°围流运动最佳。综合而言,35°安装角的流场最佳。模拟结果与EDEM离散元分析结果基本一致。4、开展了叶片磨损及其寿命预测研究。基于磨料磨损的线磨损率公式,结合CFD模拟的叶片表面的压力和速度梯度分布,计算得到叶片的最大的理论线磨损率,并预测了叶片的理论使用寿命。最后,根据模拟得到的均匀度、能耗和磨损率结果,拟合得到对应曲线方程,同时构建了三指标性能评价函数,得到最佳的叶片安装角度为31.8°和最优区间30~34°。综上所述,本文研究了不同叶片安装角度下双卧轴混凝土搅拌机的搅拌特性和叶片磨损情况,为搅拌机叶片结构优化及过流件磨损探索提供了理论参考,也为今后相关设备研究提供了技术支撑。