水力碎浆机是重要的制浆造纸装备,我国现有的立式水力碎浆机存在碎浆效果差、功耗大等问题。本文根据揉搓可以增加物质结构松散的特点,提出一种可实现正逆向间歇运转的低浓度立式水力碎浆机设计思路,该水力碎浆机主要通过增大其内部流场流层间的速度差,增强流体对待碎解浆料的水力剪切作用,从而实现提高碎浆效率、降低碎浆机功耗的目的。本文在分析研究了正逆向间歇运转的低浓度立式水力碎浆机工作原理的基础上,对碎浆机关键部件——转子的结构设计参数进行了合理性分析,主要研究内容及结果如下:(1)通过查阅现有的文献资料并结合实际生产情况,根据浆料的揉搓特点设计了三种能够实现正逆向转动、结构参数不同的水力碎浆机转子,并利用SolidWorks三维软件建立了转子的儿何模型;(2)基于多重参考系法和动网格法,采用Fluent软件对正逆向间歇式水力碎浆机与现有的ZIP型水力碎浆机的内部流场进行了数值计算,结果表明,正逆向间歇式水力碎浆机单向恒速运转时的碎浆效果优于ZIP型水力碎浆机;此外,前者在正逆向交替运转时的不同流层间的速度差会增大,产生更强的水力剪切作用,其碎浆效果优于单向恒速运转时的碎浆效果;(3)分析研究间歇时间对正逆向间歇式水力碎浆机碎浆效果的影响,当转速为100 r/min和200 r/min的运行工况时,转子从停止转动开始到停转9.5 s之间,碎浆机内流体流速急剧下降,9.5 s后流速下降趋势呈锯齿状震荡变化,且震荡幅度逐渐变小,故可将间歇时间定为9.5 s;(4)分别对三种结构参数不同的正逆向间歇式水力碎浆机进行了内部流场分析和静力学分析,通过其内部流场的速度、总压力和湍流强度的分布情况,得出ZNX-3型水力碎浆机碎浆效果最优;并通过转子的最大变形量和应力分布情况,得出ZNX-3型转子结构设计合理;(5)对ZNX-3型转子结构中心锥体的直径和高度进行了优化分析,其中中心锥体直径为1400 mm、高度为250 mm的转子在保持原有碎浆效果的同时质量最轻,减少了 12%;中心锥体直径为1500 mm、高度为30 mm的转子质量减少了 8%,并使流场中上部高速区范围有明显增大。