搅拌器桨叶的水动力性能以及与搅拌槽的位置关系直接影响到搅拌的混合效果。随着轴流式搅拌器在工业领域的广泛应用,该型式搅拌器的流动特性和搅拌效果的研究越来越受到人们的重视,但目前对这方面的研究还比较少,由于搅拌器内三维湍流流场测试困难,对轴向流桨叶的设计理论方法把握不准,所以无法较为准确的预测轴流式搅拌器的流动特性和混合效果,从而给工程设计造成困难。将面元法应用于轴流叶轮和轴流式搅拌器方面的研究必将促进桨叶和搅拌器的基础理论的发展,具有较高的学术研究和应用价值。 论文采用面元法数值计算结合搅拌器实验的方法来对轴流叶轮和轴流式搅拌器的性能进行研究,并和CFX-TASCflow软件的计算结果进行比较分析。作者首先尝试对现有的预测螺旋桨水动力性能的面元法程序进行改进,修正了程序在网格划分、影响系数计算和尾涡模型等方面的不足之处,还添加了计算诱导速度功能,对轴流式叶轮的敞水性能和诱导速度进行了较为准确的预测,进而将面元法应用于轴流式搅拌器的性能预报,对搅拌器运行时的诱导速度进行了计算模拟。然后使用CFX-TASCflow软件对轴流式叶轮的敞水性能进行数值计算。作者还设计安装了一套平底圆柱形轴流式搅拌器的实验模型,搅拌器桨叶采用Zm60型轴流叶轮,搅拌槽采用透明有机玻璃制作。实验测量了在不同的转速下的装置的扭矩大小,实时记录了搅拌器工作时的内部流场情况。最后将面元法程序的计算结果、CFX-TASCflow流体软件的计算结果和搅拌器实验结果三者相结合进行对照比较,具体包括:外特性、诱导速度和叶片表面的压力分布。 数值计算结果表明,改进后的面元法程序能较好的预测轴流叶轮的敞水性能和诱导速度,压力分布比较符合实际,数值计算结果的准确性也得到了CFX-TASCflow流体软件计算结果的初步验证;该程序能较好的预测轴流式搅拌器的流动特性和搅拌效果,外特性的计算结果与实验结果比较接近,诱导速度的大小和变化的趋势与理论研究以及实验观察的结果较为吻合,这是国内首次将面元法应用于轴流式搅拌器的研究,程序的计算结果比较符合实际,将面元法理论和