油辣椒制品作为“老干妈”公司的主要产品,由于其味美价廉,深受大众青睐。随着市场需求量的增加,现有的生产能力不能更好的满足生产需求。为了提高产能,改变以人工为主的生产方式,必须研制出一套适合油辣椒制品自动化的灌装设备。通过对油辣椒制品的物料属性分析,油辣椒制品属于固液混合多相流,流动性差,固相和液相易出现分离等问题。本文围绕灌装机关键机构的设计和优化展开研究,主要内容有以下三个方面:首先,灌装机构控制阀是油辣椒制品固液混合多相流在灌装过程中的主要控制元件。由于阀芯是控制阀的关键组成部件,因此本文对阀芯设计和研究,建立了三种不同阀芯孔的结构模型,包括圆形孔阀芯、方形孔阀芯和倒圆角形孔阀芯结构。运用数值模拟方法模拟出不同阀芯下的灌装过程的流场,主要对其流线场、密度场、体积分数、压力场进行分析。分析结果表明,倒圆角孔阀芯结构的流场分布比其它两种要好,但是在三通阀和计量缸的接口处以及阀和灌装管道的接口处仍存在密度和体积分数变化较大的区域,需要对其结构优化。其次,对灌装管道和阀芯孔倒圆角半径的研究,分析灌装管道的直径和倒圆角大小对灌装过程的影响,结果表明,直径为32mm的管道在灌装过程中流体的流场分布较好。对倒圆角半径分析可得:随着倒圆角半径的增加油辣椒制品的密度分布越均匀且较为稳定,结合以上分析对灌装机构进行了结构和参数的优化。最后,得到一种具有良好灌装性能的灌装机构,将其进行灌装实验。对实验结果进行统计分析,实际灌装的质量和密度都在允许的灌装误差范围以内,符合实际要求取得了较好的灌装精度。