干混砂浆是继混凝土之后又一具有广阔应用前景的新型绿色建筑材料，其中混合设备是干混砂浆生产线中最关键的设备之一。目前，对于混合设备虽然已经有了较多的实验和理论研究，但是有关的理论研究和设计计算方法仍然不完善，混合设备关键结构参数的选取多依赖于经验和实验，而实验方面的研究是以消耗大量的时间和成本为代价。近年来，随着计算机技术的发展，数值模拟与分析已成为解决工程复杂问题的有效手段。本文应用有限元模拟技术对干混砂浆混合过程进行了深入研究，探索了干混砂浆混合过程三维流场内发生的物理现象及各物理量作用规律，分析了物料混合过程的特性及其运动规律，在此基础上，进行了混合设备关键结构参数的优化设计研究，为干混砂浆混合设备的改进和新产品的研发提供了理论依据和技术指导。论文首先研究了干混砂浆混合过程有限元模拟的基础理论与关键技术。界定了干混砂浆组分的几何尺寸，并根据粉体学理论采用连续型模型描述了干混砂浆颗粒运动的物理特性；提出并研究了干混砂浆混合过程有限元模拟的多相流体连续介质模型、流体基本控制方程、RNG k湍流模型等关键技术。其次，以DW1200卧式干混砂浆混合设备为研究对象，合理简化混合设备实体模型，利用三维软件UG建立了混合设备三维实体模型，应用ANSYS软件进行了有限元模拟分析。同时，进行了干混砂浆混合实验，获得了变异系数C V随时间的变化规律曲线。将有限元模拟结果与试验结果进行了比较分析，两种结果的一致性表明本文建立的混合过程有限元模拟关键技术是正确的。然后，利用以上有限元模拟技术，分析了实际工程中较多使用的DW2000大型卧式干混砂浆混合设备内物料的混合过程，获得了流场的速度场、湍动能分布规律、物料体积分布规律以及示踪剂浓度场等。研究结果表明：物料的运动速度沿径向逐渐增大，在外侧桨叶作用下速度达到最大，靠近搅拌轴以及搅拌臂部分速度最小；湍动能主要集中在桨叶附近区域以及桨叶与桨叶之间的位置，而壁面及搅拌轴区域湍流动能很小；示踪剂在桨叶的搅拌作用下沿切向和轴向方向流动，慢慢的向其余桨叶运动，形成对流混合，桨叶及其附近区域的示踪剂在桨叶的作用下，彼此之间形成剪切层，各示踪剂颗粒之间相互碰撞和滑动，受到很大的剪切力作用，形成剪切混合。最后，论述和比较了对混合设备混合过程产生影响的几个关键结构参数，并基于有限元模拟技术对桨叶安装角度、搅拌轴转速、叶片数量、加料点位置等主要结构参数进行了优化设计。研究结果表明：在桨叶安装角度方面，桨叶安装角度为45°时混合效果最好；在搅拌轴转速方面，随着搅拌轴转速的增加，混合时间越来越短，但是功率消耗越大；在桨叶设计数量方面，8个桨叶的混合设备达到完全混合所需要的时间更短，混合效率更高；在加料点位置方面，将示踪剂加入点靠近桨叶位置处，示踪剂扩散的更快，混合时间更短。