随着水污染日益严重,污水处理已成为当今社会一个重要的话题。搅拌是污水处理的重要环节,潜水搅拌器是水处理工艺中关键设备之一,在工业和生活污水处理中得到广泛运用,其搅拌和推流的功能效果对污水处理质量、节能降耗有着重要的影响,研究搅拌流场及其运行优化具有理论意义和工程运用价值。采用Turbogrid、Pro-E、ICEM软件,对轴流泵叶轮、贝特叶轮、水池、简化电机壳模型、导水锥三维建模并进行网格划分,基于标准的k-ε湍流模型,对不同电机转速、不同叶片间隙、不同叶片安放角、不同搅拌安装角度、有无导流壳等工况进行数值模拟。分析潜水搅拌器的外部流场和内部流场特性,并对不同工况下的潜水搅拌器的外特性参数对比研究,对不同运行工况下的潜水搅拌器搅拌效果做出综合评价,得出最优运行工况；将轴流泵叶片和贝特叶轮做对比研究,比较各自的优缺点。根据牛顿第三定律的作用力与反作用力的原理自行设计了一套实验装置,对潜水搅拌器的轴向推力和扭矩以及潜水搅拌器的电机功率进行测量,将外特性实验结果和数值模拟结果做对比研究；同时利用旋桨仪对池内的流场进行测量,将流场测量结果与数值模拟结果做对比分析。随着叶片安放角的增大,轴功率和轴向推力逐渐增大,当叶片安放角度为+4°时,基本满足搅拌要求；随着电机转速的增加,轴功率和推力不断增加,有效搅拌比不断增大,兼顾基本搅拌要求和能耗,选择576r/min作为最优转速；安装角度对出口流量和轴功率无影响,随着安装角度的增加,池内搅拌流域面积不断增加,死区的面积不断减小,当安装角度为45°时,搅拌区域的面积达到最大值,随着安装角度的继续增加,搅拌区域面积逐渐减小,但均大于0°安装角度时的搅拌面积；随着叶片间隙的增大,潜水搅拌器叶轮内部靠近导管的流体受到的扰动变强,射流出流的扩散角度呈现一定的扩散趋势,出口流量与叶片间隙大小无关,最终选取了6mm作为最优叶片间隙；由于叶片受力变大,有导管的潜水搅拌器比无导管的电机功率要小、能耗低,无导管潜水搅拌器射流扰动半径要大,无导管潜水搅拌器搅拌效果好；轴流泵叶轮推进距离远,能有效减小边壁效应,贝特叶轮整体搅拌效果较好。霍尔传感器和变频器组合实现了对电机转速的精确控制和测量。实验推力和扭矩测量装置测量精度高,扭矩和推力的数值模拟值和实验室误差小；同时旋桨仪测量的流速的趋势与数值模拟值一致,有效验证了数值模拟的准确性。