搅拌反应器广泛应用于许多工业过程，混合时间是搅拌反应器设计的重要参数。国内外采用计算流体力学(CFD)对混合时间进行理论研究的文献相对较少。 实验在内径为ψ0.476m的有机玻璃搅拌槽内进行，采用电导法测定混合时间，分别研究了CBY(三叶窄叶翼型)桨和DT-6(标准六直叶涡轮)桨在单层桨和多层桨情况下对混合时间的影响规律。对于单层桨系统，在相同的单位体积功耗下无论是轴流式桨还是径向流桨，各桨混合时间几乎相同。对于轴流式CBY桨，其三层、双层和单层桨时混合时间几乎不变，只是随着桨层的增多混合时间而略微变长；而对于径向式的DT-6桨，体积功耗相同下，三层桨混合时间明显大于双层桨混合时间，双层桨混合时间又大于单层桨的混合时间，其混合时间随着桨叶层数的增加而变长，而且混合时间的增加与其桨叶层数成指数关系。 本文基于CFD软件包FLUENT6.1，首先采用雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)的方法，选用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型，采用将速度场与浓度场方程分开进行求解方法，在和实验条件一致的情况下，分别对两种桨型的单层和双层桨搅拌槽内的混合过程进行了数值模拟。对于单层桨体系，不论是DT-6桨还是CBY桨，混合时间的模拟值与实验结果吻合良好；对于双层桨体系，双层CBY桨混合时间的模拟值与实验结果相吻合，而双层六直叶涡轮桨混合时间的模拟值要比实验结果长约一倍。此外，本文还采用数值模拟的方法研究了不同的示踪剂加料点、监测点位置及操作条件对混合时间的影响规律，模拟结果表明，混合过程主要由搅拌槽内的流体流动所控制，混合时间与示踪剂加料点及监测点位置密切相关。 本文采用大涡模拟(LargeEddySimulation：LES)的方法对DT-6桨搅拌槽内的混合时间进行了数值模拟，对大尺度的涡直接模拟，而对于小尺寸的涡则采用Samagorinsky-Lilly亚格子模型进行模拟计算。模拟结果表明，与标准k-ε模型的模拟方法相比，采用LES方法所得到的混合时间的模拟值与实验值更接近，示踪剂响应曲线的模拟值与实验值相吻合。 聚苯乙烯反应过程中物料的换热速度及温度分布影响产品的质量和生产效率。反应器的设计与结构改进必须考虑物料搅拌过程中的换热速度和温度分布问题。本工作采用CFD技术，对4万吨/年聚苯乙烯反应装置预聚合反应器的三种换热进行了流场和温度场模拟计算和分析。模拟计算结果表明，流体的温度分布受流场的影响作用较大。第三种换热方案的装置内物料的换热速度较快，温度分布均匀，能较好地满足工艺过程的要求。 本文的研究结果对工业搅拌反应器的优化具有一定的参考意义。