假塑性流体作为一种常见的非牛顿流体,与牛顿流体最本质的区别是流体粘度的特殊性。假塑性流体承受的切应力需要达到其自身的初始屈服应力才能进入流动状态,且在不同切应力的作用下,其粘度值也随之变化。正是由于这种复杂的流变性,对于层流状态下流变指数n≤0.3的假塑性流体,桨叶附近的切应力较大,流体的粘度值较低,流动状态良好,而在远离搅拌桨叶的区域,流体的粘度值仍然较大,流动较为缓慢,甚至部分流体没有克服初始屈服应力从而处于停滞状态。搅拌槽内假塑性流体这种特殊现象称为“洞穴”,洞穴的产生表明搅拌槽内流体流动状态不佳,严重影响混合质量和混合效率。研究洞穴的扩展规律及消除洞穴对假塑性流体的高效搅拌有重要意义,因此本文以黄原胶水溶液为研究对象,通过对流变参数的测定建立黄原胶溶液的Herschel-Bulkley流变模型,并以此对搅拌槽内双层桨搅拌假塑性流体的洞穴特征进行了数值模拟,结果表明,在较低转速下,双层桨的洞穴分为上下两部分且相互独立,两层桨之间的流体不足以克服初始屈服应力进入流动状态,随着转速的增大,双层桨的洞穴开始出现连接,呈现“葫芦”状,最终形成一个完整的洞穴,此时双层桨的作用效果类似一个大桨。在洞穴由分离至统一的扩展过程中,单个洞穴的高径比呈增大趋势,表明双层桨洞穴之间存在相互影响作用关系。在这之后,双层桨洞穴保持固定的高径比扩展,组合桨洞穴的Dc/D与NpRey在双对数坐标系下的变化关系符合圆柱形洞穴模型,6PBT-6BT和6PBT-6PBT组合桨在其线性段直线拟合斜率分别为0.29和0.25,可以用该模型预测双层桨的洞穴演化过程。洞穴的体积占比变化表明6PBT-6BT组合桨在消除假塑性流体洞穴的能力上要优于6PBT-6PBT组合桨。根据对应的表观粘度分布,以洞穴体积占比达到90%为依据可以确定假塑性流体洞穴完全消除时的临界转速。基于双层桨搅拌黄原胶溶液的层流计算模型,以水为示踪剂,对比分析不同转速下混合过程的计算结果,结果表明,6PBT-6BT组合桨的混合时间数tm小于6PBT-6PBT,但6PBT-6PBT组合桨的无量纲数C3较大,说明6PBT-6BT组合桨的轴向泵送能力较强而6PBT-6PBT组合桨的剪切能力更强。在相同转速下,无论混合速率还是混合效率,6PBT-6BT组合桨均优于6PBT-6PBT组合桨,表明6PBT-6BT组合桨在假塑性流体混合方面更有优势。