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论文选用聚醚多元醇(PPG)作为研究介质,借助实验和数值模拟相结合的方法,研究了三层桨搅拌釜内聚合体系气-液两相流的混合特性。重点考察了温度、搅拌转速、通气流量以及不同类型的三层桨对空气-PPG两相的流场特性、搅拌功率特性及气含率特性的影响,为聚合搅拌设备的设计、放大及优化和聚合体系气-液两相的数值模拟提供理论基础。首先,在20℃～120℃范围内,对组合桨Ⅰ(下层六半椭圆管涡轮桨+中层四宽叶翼型上提桨+上层四宽叶翼型上提桨)和组合桨Ⅱ(下层六斜叶开启式桨+中层六斜叶圆盘涡轮桨+上层六半椭圆管涡轮桨)搅拌釜内空气-水/PPG体系的搅拌功率特性和气含率特性进行了实验研究。结果表明,在相同的条件下,随着通气流量和搅拌转速的增大,两种体系的气含率均升高,相对功率消耗都减小；随着温度的升高,两种体系的气含率也减小,空气-水体系中相对功率消耗增加,而空气-PPG体系中相对功率消耗却减小；组合桨Ⅰ的综合性能优于组合桨Ⅱ,这有利于获得较高的气含率和通气搅拌功率,使之更适合用于聚合体系气-液两相混合操作的过程之中。同时,通过多元线性回归得到了气含率和相对功率消耗经验关联式,为高温条件下气-液两相搅拌釜的设计和放大提供理论依据。其次,采用FLUENT数值模拟和激光多普勒测速仪(LDV)测试相结合的方法,研究了两种组合桨搅拌釜内PPG的流场特性,重点对釜内流体的流场、速度分布和功率消耗进行了分析。结果表明,组合桨Ⅰ的高速区域分布广,釜内“死区”小,轴向和径向速度大,搅拌功率消耗小,较适合用于聚合搅拌釜中;数值模拟结果与LDV测试结果吻合较好,说明本文选用的数值模拟方法可行,结果可靠；三个方向的速度分量中,周向速度最大,因而如何减小流体随桨叶周向运动,增加径向和轴向混合,是提高聚合物搅拌混合效率的关键。最后,采用FLUENT软件中Euler-Euler模型、多种参考系法(MFR)法、Laminar模型及单一气泡尺寸,模拟了三层桨搅拌釜内空气-PPG两相的流动混合特性,得到了不同搅拌转速和通气流量下,空气-PPG两相的宏观速度场、整体及局部气含率分布的详细信息,并对通气搅拌功率、相对功率准数及总体气含率的模拟值与实验值进行了对比。结果表明,Euler-Euler模型及单一气泡尺寸假设对三层桨搅拌釜内空气-PPG两相流的数值模拟可行,且能准确地反映液相、气相的实际流动规律,但在高通气流量和高搅拌转速下,模拟值较实验值有所偏低。