规整填料在反应,分离及混合等领域有着广泛的应用,填料内部流体的流动结构对相关设备的运行效率,如传质效率和混合效率等有重要的影响,但规整填料内流体流动情况的基础研究文献报道很少。因此对规整填料特征单元内流体的流动情况,及其混合能力进行深入的研究具有重要的意义。早期对规整填料内流动的研究集中在宏观流动分布方面,目前则集中在填料内部及更小尺度的流动描述上,而且采用CFD方法研究填料内部的流动成为一种趋势。本文针对Mellapak 350Y型规整填料特征单元内的流动及混合现象,利用计算流体力学(Computational Dynamics Fluid, CFD)的方法模拟了单元内的液相单相流流动,并结合脉冲示踪法对其混合行为进行了研究,考察了特征单元在不同流速下的返混系数。为选取合适的计算流体力学模型,首先进行了实验测量,建立了相应的实验装置,在室温下以甘油水溶液(65%,wt)为测试液体,利用激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter, LDV)测量不同雷诺数下规整填料单元内的流场分布。利用该实验结果表明RNG(Renormalization group)k-ε模型最适合描述规整填料内流体的流动。再利用该模型进行多个特征单元的计算模拟,发现有良好的重复性,说明特征单元的选取是合理的。为了定量地研究流体在规整填料内的返混现象,利用选取的RNG k-ε模型研究了不同流动参数下的轴向返混系数。在流场模拟计算稳定以后,在填料单元其中一个入口(inlet1)处注入示踪剂,使用非稳态计算模型计算NaCl示踪剂在填料单元内的传递过程,得出单元出口处示踪剂的RTD曲线,利用RTD曲线求得返混系数,结果发现表观液速对轴向返混系数影响较大,并随着表观液速的增大而增大,而且流体在不同出口的轴向返混系数基本一致。另外为了更好地了解在填料单元内不同出口的浓度分配情况,在填料单元其中一个入口(inlet1)处连续注入示踪剂。计算其在单元内的浓度分配,并分别在两个出口处计算溶液中示踪剂的浓度分率。计算结果表明不同物系在不同出口的浓度分配呈现完全不同的规律。