由于水资源环境不断恶化,国家加大了污水治理力度。潜水搅拌器是一种新型高效的潜水搅拌装置和推流机械装置,其所拥有的搅拌推流能力将直接决定污水处理结果好坏。探索潜水搅拌器叶轮设计、分析潜水搅拌器叶轮内部流动特性,研究搅拌流场内部流动机理及其流动规律,总结出节能实用的潜水搅拌器模型,对我国潜水搅拌器的设计水平有着重大提升,发展国家污水处理事业。本文基于水动力学进行理论分析、对各模型进行数值模拟及物理实验相结合的研究方法,对潜水搅拌器进行了一系列的系统研究。其主要研究内容和成果如下:1、使用Turbogrid、Pro-E、ICEM软件,对轴流泵叶轮、贝特叶轮、水池、简化电机壳模型、导水锥等进行三维模型建立、并对各个模型进行网格划分,基于标准的k-ε湍流模型,对轴流泵叶轮及贝特叶轮进行数值模拟。2、通过对轴流泵叶轮模型和贝特叶轮模型数值模拟结果分析对比可知,(a)两副叶轮模型池内流场大体相似,都呈现出轴向推流、径向扩散的特征,可借助轴流泵叶轮的设计方法进行设计潜水搅拌器叶轮;(b)两副叶轮模型的内部流场存在一定差异,轴流泵叶轮相较于贝特叶轮进口流速较小、出口流速差异较大,需对轴流泵叶轮的水力模型进行修正以满足潜水搅拌器叶轮模型的需求;(c)通过对有无导管贝特潜水搅拌器电机功率和流场特性研究,发现有导管潜水搅拌器叶轮整体效果更好。3、对潜水搅拌器叶片设计方法进行介绍分析,并对潜水搅拌器水动力学进行分析。基于轴流泵叶片设计方法对叶轮流道模型进行修正,并采用变环量流型设计叶片,利用水力设计软件设计了潜水搅拌器叶片并进行叶轮三维模型和网格划分。4、对搅拌器叶轮流体流场数值模拟结果分析,发现其流体循环通道通畅,主体循环效果良好,且有效提高了循环区的液流速度。并将其与另两副叶轮模型进行搅拌效果对比,潜水搅拌器叶轮耗能大,但搅拌区域广,搅拌效果要好于另外两种叶轮模型,其综合搅拌效果较传统的轴流泵叶轮有了明显改善。5、利用传感器及变频器对搅拌器电机转速进行控制和测量推力扭矩。推力和扭矩测量装置精度较高,且其实验测量结果与数值模拟结果接近;利用旋桨仪所测量出的流速趋势与数值模拟值结果的流速分布趋势相同,有效验证了数值模拟与实验结果的准确性。