气液反应器广泛应用于石油化工、生物化工和废水处理等工业过程中。气液反应过程的强化、反应装置的大型化趋势对于气液两相反应器的设计提出了新的要求。而在这些工业过程中使用的流体介质大部分为中高黏度流体,有别于水和空气体系。在粘性流体中气液混合状态是目前研究的重点和难点,也对反应器的设计提出更多的要求。本文首先提出了一套完整的实验设备设计方案,包括环状气体分布器设计和相关的实验设备的实验原理。然后利用水和18～59.5mPa·S的糖浆混合溶液对不同的操作条件下气液分散状态进行研究,该黏度范围覆盖工业生产的黏度范围,具有较强实用性。实验结果表明：溶液黏度增大,大气泡比例增大,气泡分布的不均匀程度加大,溶液传质能力明显降低；但溶液固气能力加强,整体气含率增加。同时借助于CFD的模拟结果显示,黏度增大,死区减小,整体气含率分布更为均匀；由于雷诺数的变化,涡心和桨叶排出端位置发生变化,某一处的局部气含率不一定随着黏度增大而增大,也可能降低。通过将不同的桨叶下的气液分散状态对比,调整不同的下部桨叶比较发现,含有涡轮圆盘的径流式搅拌桨更容易延缓气体的上升,较大的桨叶尖端速度对于气泡的粉碎和局部气含率的增大作用显著,圆盘斜凹叶桨(PCBDT)表现性能最好。粘性溶液中,气泡聚并和破裂速率均下降,便于大气泡产生,但是聚并速率仍然占主导；搅拌转速相对通气量而言,对局部气含率的影响更加明显,对于气泡分布的均匀化和传质方面明显优于通气量的增加。溶解氧和操作条件的结果显示,压强使溶氧上升作用最显著；温度升高,溶氧量略有上升。本文的CFD模拟结果显示,操作条件和溶液性质的变化容易导致桨叶排出段和涡心位置的变化,从而影响局部气液混合状态；轴-径流桨组合中,整体流场取决于下桨叶,且气体的上升对液相流场干扰较大。实验和模拟数据对比显示,上部数据拟合较好,但是下部(下桨叶排出段)数据拟合较差,这主要是小孔喷射效应和气泡模型导致。