流体混合是过程工业中最常见、最重要的单元操作之一，有关的研究工作十分活跃。由于流体混合机理的复杂性，一直缺乏可靠的放大设计方法，因此对流体混合的基础研究具有重要的理论意义和实用价值。以往的研究工作主要集中在时均流场特性上，但事实上流动是非稳态的，槽内流体在相当大的时间和空间尺度上存在着流动形态的明显变化。流场的时空不稳定特性可能使操作偏离优化设计，降低混合、传热和传质效率，成为一个迫切需要研究的课题。 论文在2150mm和2282mm两个实验模型上，借助DantecFlwomap1500DPIV系统，研究了涡轮桨搅拌槽内流体流动的时均特性。通过多采样点平均的实验方法确定了最佳采样点数。实验发现转速对时均流场的影响较小，而测量面位置、C/T比和流体物性的影响较大。在时均特性研究的基础上，结合频谱分析和概率分布分析方法，研究了搅拌槽内流动脉动现象，结果表明槽内存在明显的宏不稳定(MI)现象，MI现象的概率分布随雷诺数、C/T比和转速的变化而变化。引入射流倾角概念和相干谱分析方法研究了桨叶射流区的流体流动规律，结果表明桨叶射流存在间歇现象，射流倾角的变化和主体区MI现象紧密相关。 为深入研究搅拌槽内流场的时空特性，在“深超-21C”超级并行计算机系统上，借助CFX5软件，采用k-e和LES两种湍流模型进行了搅拌槽内时均和瞬时流场的CFD模拟。与DPIV测量的对比表明，k-e和LES模型都能比较准确的预测时均流场，但LES模型的模拟精度稍高于k-e模型。桨叶区射流并非水平喷出，而是以一定角度倾斜地喷出，且倾角是随机变化的。LES能计算出大尺度涡的运动变化情况，更切合槽内流动的实际，但对计算机内存和计算时间的要求比较高，需采用并行计算技术才能有效实施。 该文的研究结果有助于加深对搅拌槽内流体流动的时空特性和混合机理的理解，为搅拌设备的放大设计提供依据。