为完成国家973计划项目“西部煤炭高强度开采下地质灾害防治与环境保护基础研究”,第二课题组提出了裂隙岩石水沙渗透试验系统的设计任务。该系统要求搅拌池沙浓度保持恒定且抽液口处沙浓度接近容器中平均浓度,为此开展计算机辅助搅拌池设计。搅拌池中水沙两相流场仿真是计算机辅助设计搅拌池的核心内容。本论文在裂隙岩石水沙渗透试验系统方案设计的基础上,综合运用Pro/E、ICEM和Fluent软件对搅拌池中水沙两相流动进行仿真,分析叶轮转速、叶轮离容器底面的高度、沙粒自然堆放高度对流场的影响,对搅拌池的参数进行优化,取得如下研究成果:(1)根据设计输入文件(设计任务书)的要求,在功能分解与组合的基础上,完成了裂隙岩石水沙渗透试验系统的方案设计。(2)通过计算机辅助设计确定了叶轮直径、叶轮高度、叶片数、叶轮转速、容器直径、抽液口和回流口位置、搅拌叶轮与容器底面的距离等搅拌池参数。(3)在对搅拌池位形简化的基础上,搅拌池水沙两相流k-e双流体湍流模型的控制方程组。(4)利用多重参考系法处理搅拌区域,利用有限体积法对控制方程组进行离散化,并采用压力分离求解器下的SIMPLE算法进行迭代运算,通过物理量(方程)的残差-步数曲线验证了算法的收敛性。(5)综合运用Pro/E、ICEM和Fluent等软件对搅拌池水沙两相流场仿真,得到了叶轮转速、叶轮离容器底面的高度、沙粒自然堆放高度对流场的影响规律。(6)通过搅拌池水沙两相流场仿真,得到了不同沙粒自然堆放高度下搅拌叶轮参数的最优值。研究成果可为煤炭高校和科研院所开展各类岩石渗透试验系统或组件的计算机辅助设计提供参考。