本文选用聚醚多元醇(PPG)作为研究介质,采用数值模拟方法从宏观和介观两个尺度对多层组合桨反应器进入了深入研究。并且初步探究搅拌槽内存在的一种大尺度、低频率的宏观不稳定现象,重点考察了搅拌转速、桨叶类型、离底高度等因素对聚醚多元醇体系宏观不稳定频率的影响,为反应器的优化设计提供参考。1.对组合桨1(下层六叶半椭圆管涡轮桨+中层四宽叶翼型上提桨+上层四宽叶翼型上提桨)和组合桨2(下层六叶半椭圆管涡轮桨+中层六斜叶圆盘涡轮桨+上层六斜叶开启式桨))搅拌釜内液相PPG流场进行了计算流体力学(CFD)研究。结果表明,组合桨1中桨和上桨流体形成一个整体轴向循环有利于混合,组合桨2速度与湍流动能小于组合桨1。组合桨1更适用于聚醚多元醇体系的工业生产中。2.采用群平衡模型(PBM)与CFD相耦合的方法,研究多层组合桨搅拌槽内空气-PPG两相混合的气液传质特性,探究不同网格划分对局部气含率、气泡直径大小、传质系数的影响,结果表明,液相宏观流场分布受到网格划分影响,局部气含率与气泡直径呈现双峰分布,Grid 2总体气含率模拟结果与实验结果吻合较好。说明Grid 2网格划分适用于聚醚多元醇-空气体系的气液混合,为进一步计算提供了参考。3.搅拌槽内的流体的流动是非稳态的,采用信号处理方法对搅拌槽内宏观不稳定现象进行压力信号分析,功率谱估计可以有效的分析低频信号。结果表明,对于单层与双层桨,宏观不稳定性频率频率主要分布在0.3-0.5Hz范围内。转速增加,搅拌槽内流体整体脉动增强,监测点的位置对于宏观不稳定频率近似无关。研究结果有助于了解流体混沌混合现象,避免搅拌槽内机械劳损。