聚合物加工过程中,物料在混炼腔中的运动状态以及混炼流场特性等对材料的最终性能有很大的影响,然而在现有的实验条件下很难实时准确地获取混炼流场特性参数,数值模拟技术是解决这一问题的有效方法之一。本文耦合了离散元与有限元数值模拟技术,对双转子连续混炼机混炼过程进行深入研究和分析。首先基于离散元软件EDEM中的EEPA模型,构建了适用于双转子连续混炼机混炼过程的离散元模型,通过物料可视化分布对比实验、停留时间分布函数测定实验,对所建立的离散元模型和离散元模拟结果的准确性进行评估;再基于数字图像处理法和统计网格法建立了混炼腔内部及最终产物中不同组分间的分散均匀性评价指标。以PP/Al2O3为基体材料,对不同工艺参数条件下双转子连续混炼机的加工过程进行模拟,重点分析了离散元方法下物料在机筒中的运动学过程、动力学过程以及能量分布、停留时间分布等参数。结果表明:在第二混炼段内物料的运动状态最为复杂,在左右两个混炼腔中有明显的物料交换过程,并且物料受到的剪切、挤压、拉伸等作用更为强烈,这对于物料的塑化和均布起到了极为关键的作用;在混合工艺参数中,转子转速对颗粒的运动速度和能量分布影响较大,而加料速率对颗粒的受力分布以及停留时间分布影响较大;此外还研究了 M1、M2、M3型三种转子结构对混炼过程中各项参数的影响,结果表明:在转子转速为800 rpm、加料速率为5.5 kg/h时,M2型转子对应的第二混炼段中颗粒的平均速率、受力更大,高能量颗粒数占比更高。最后以离散元模拟结果得出的相关数据及工艺参数作为有限元数值模拟软件Polyflow的部分边界条件,对连续介质条件下双转子连续混炼机熔融段的流场特性和混合特性进行分析,结果表明:转子转速极大地影响了流场特性和混合特性参数,而加料速率对流场特性和混合特性参数影响较小。此外还研究了相同工艺参数下转子结构对混炼流场的影响,结果表明:在M2型转子对应的流道中,特征截面上的最大压力和最大剪切速率均高于M1和M3型转子,并且物料所经历的累积解聚功更大,这与离散元模拟中转子结构对物料速度、能量分布的影响趋势一致。