畜禽养殖业的快速发展使畜禽粪污排放量激增,给环境造成了极大污染,而反应器式堆肥系统作为一种先进的堆肥技术,弥补了传统堆肥工艺周期长、效率低,容易受天气影响等不足,是处理畜禽粪污的重要途径。因此研制一种性能较好的反应器式堆肥系统对解决畜禽粪污污染问题及促进养殖业的发展具有重要意义。基于此,本文对通风搅拌系统的结构形式与参数进行优选,并据此设计一种分散性能好的堆肥反应器。同时研究不同运行参数下该反应器内部流场特性及通风搅拌系统力学性能,探寻反应器运行参数的最佳值与极限范围,以达到提高性能、降低成本及保证运行安全性的目的。本研究的主要内容与结论如下:(1)运用计算流体动力学(Computation Fluid Dynamics,简称CFD)方法针对单层通风、单层通风双层搅拌、三层通风三种常用结构形式及单层通风双层搅拌结构的叶片安放角对反应器内的流场特性进行研究。发现单层通风双层搅拌结构的分散性能更佳,安放角为45°时反应器内平均气含率最高。(2)根据好氧堆肥发酵工艺与理论计算,确定了堆肥反应器的整体结构方案。发酵仓选用半径2.1m,高4.75m的圆筒时热损失最小;搅拌主轴满足强度要求的最小内径为219mm,外径为273mm;堆肥反应器堆肥过程中所需通风量为284834.4m~3;保温材料选用玻璃棉,填充厚度为10mm,可满足热力学条件。(3)通过fluent软件针对通风速率、搅拌转速及物料粘度对该堆肥反应器进行气液两相流模拟。发现通风速率对反应器内整体气含率影响显著,增加通风速率有助于提高整体气含率,但不利于气体的均匀分布;转速对反应器内气含率均匀性影响较大,尤其是对反应器底部区域,提高转速能使气含率分布更均匀;物料粘度的升高有利于储气,但不利于气液分散。(4)采用流固耦合方法对不同搅拌转速、物料粘度下,通风搅拌系统的力学性能进行探究。发现随着物料粘度及搅拌转速的增大,通风搅拌系统各部位最大变形值、最大应力值均呈上升趋势。为保证安全性,堆肥反应器运行过程中,物料粘度极限值为25Pa·s,转速不应超过0.03rpm。本文研制了一种分散性能好的堆肥反应器,同时研究了运行参数对该反应器内部流场特性及通风搅拌系统力学性能的影响规律,有效提高了堆肥反应器的堆肥性能、安全性能,可为后续堆肥反应器的研制、改进及运行提供理论依据和参考。