混合澄清槽是稀土工业中使用最为广泛的萃取设备之一，具有操作稳定性好，级效率高，结构简单，易放大等优点。对其流体力学规律的探索及研究，有助于强化萃取过程，提高分离效率，以及开发新型高效萃取设备。本文利用粒子图像测速（PIV）实验及计算流体力学（CFD）模拟对箱式混合澄清槽进行了流体力学研究，揭示其内部流动规律，研究了各结构和操作参数对搅拌桨性能的影响，并在此基础上提出新型结构搅拌桨，以提高抽吸和混合性能。本文首先采用流体力学模拟软件Fluent对工业规模的混合澄清槽进行研究，以速度矢量图揭示其内部流体的流动规律，并进行了湍动能分析，同时计算了功率、抽吸压头及混合时间，以进一步了解工业BSTRRB桨的性能。结果表明，工业规模的混合澄清槽存在着混合室上部流速低、混合不足、混合时间过长等缺陷，充分说明了对当前混合澄清槽进行改进研究工作是非常必要的。随后，对实验室现有混合澄清槽装置内部流场进行PIV实验测量，研究挡板及稳流板、不同叶轮直径及桨型对流场的影响，结果表明挡板有效地增加了流体的湍动，叶轮直径对流体流动循环范围有直接的影响，而桨型则直接决定了流场结构，相同安装高度下，BSTRTB产生的是轴向流场，而TSTRTB产生的是径向流场。同时，PIV测量结果也为后续的CFD模型验证提供可靠的实验数据。最后，对实验室混合澄清槽模型进行CFD模拟，分析了挡板及稳流板、桨型、桨安装高度、叶轮直径、叶片数量及高度、入口流量、潜室出口孔的直径及高度等参数对搅拌桨性能的影响，通过功率准数、流量准数及压头准数进行评价，同时进行了混合时间的计算，并在此基础上提出了新型结构搅拌桨。结果表明，挡板有效抑制了混合室内流体的旋流流动，使混合时间降低了39.86%；通过压力分布及下循环流量两方面的分析，解释了桨型决定流场结构的原因，并通过对比，发现在相同输入功率的情况下，BSTRTB桨能够提供最大的抽吸力，而TSTRTB和TSTRRB桨的抽吸能力最弱，但TSTRTB桨比相同安装高度的BSTRTB桨有更好的混合效果；叶轮直径、叶轮安装高度对桨性能的影响最大，当BSTRTB桨安装高度提高到27mm时流场由轴向单循环流型变为径向双循环流型，且基本无抽吸能力，但却提高了混合室内的混合效率；在BSTRTB桨基础上进行改进，提出一种新型结构桨，经验证，新型桨在较高的安装高度情况下仍能保持很好的抽吸能力，且同时加强了混合，这是其他桨型所不具备的。