随着我国城市化和工业化的发展，城市污水排放量急剧增加，潜水搅拌器作为主要的污水处理设备，其搅拌和推流的效果对污水的处理质量有着重要影响，然而，其叶轮的设计却缺乏系统的理论指导。因此，为节省投入，有效提高搅拌效果，急需研究一套科学、系统的潜水搅拌器设计理论和方法来指导工业生产。 本文围绕环流理论及其数学模型，搅拌器叶轮的水力设计，三维造型技术和非结构网格划分，以及搅拌流场内部三维不可压湍流计算进行了较系统的研究。主要工作及研究成果包括： 1．介绍了国内外搅拌器叶轮的研究现状，与其它叶轮相比较，螺旋桨式搅拌器叶轮具有搅拌效率高、防脱流能力强、能耗低、剪切性能温和等特点。 2．对船用螺旋桨环流理论进行深入研究，基于环流理论设计法，总结出一套较合理的搅拌器叶轮设计方法。 3．利用Pro／ENGINEER软件对搅拌器叶轮进行三维造型；应用Gambit网格划分软件对搅拌流场进行非结构网格划分，为提高求解精度、加快求解速度，采用了网格局部加密技术。 4．采用基于雷诺时均方程和标准k-ε方程的湍流模型，以及贴体坐标和交错网格系统对N-S方程用有限体积法进行离散，采用交错网格存放变量，用SIMPLEC算法求解N-S方程，对三维不可压湍流搅拌流场进行数值模拟。结果表明：搅拌器叶轮运行时产生旋向射流，按照类似椭圆形的等速度线向前推进，中心速度较快，向外做扩展运动，利用体积流来输送液体。 5．通过改变搅拌器叶轮的设计参数，对数值模拟结果进行对比分析发现：在相同叶轮直径的情况下，轮毂比小的搅拌器叶轮对搅拌流场的推进速度较大，且分布较均匀，总体效果较好。因此在设计中，需适当地选取潜水搅拌器的轮毂直径，这对潜水搅拌器搅拌推流的速度大小和分布都有一定的影响。 6．应用本文中的设计理论、方法以及数值模拟结果，结合实际工程，对潜水搅拌器叶轮进行设计、制造、试验，取得良好的运行效果，经济、社会效益显著。