同向双螺杆挤出机广泛应用于聚合物的改性和加工。本文根据混合理论和同向双螺杆啮合原理,设计了两种强分布混合元件(开槽型分流元件和销钉型分流元件)以及一种压力控制元件,并利用POLYFLOW对所设计的螺杆元件进行了数值模拟,最后进行了相关实验研究。对于开槽型分流元件,利用正交设计方法,以回流系数为评价指标,选择了一种主体为双头反向螺纹元件,其中一条螺棱上开有“U”形沟槽结构的元件作为最优方案,并将它与反向捏合块进行了混合性能的对比分析,结果表明它的分布混合性能较好。销钉型分流元件的模拟结果表明,销钉的数量对回流系数影响不大,但对停留时间分布和平均累积应力的影响较为明显,最终选择停留时间分布最宽,平均累积应变最大,销钉数量最多的元件。压力控制元件是由上游的正向单头螺纹元件和下游的反向双头螺纹元件及中间过渡段组合而成,并对在下游的反向螺棱上开设不同数量沟槽的压力控制元件进行了模拟分析与比较,最后确定了满足单位压力降大于2MPa且输送阻力较小的方案。通过对不同螺杆构型混合特性的实验研究以及与数值模拟结果的对比表明,在分流类混合元件的下游加反向螺纹元件能够提高回流系数和分布混合性能,并且回流系数越大,试样的不均一系数越小,即分布混合能力越强。根据开槽型分流元件和销钉型分流元件的回流系数预测了对应试样的不均一系数。通过对反向螺纹元件和反向捏合块两端压力的实验研究及与模拟结果的比较,表明两者趋势吻合,同时根据实验结果预测了压力控制元件的单位压力降。