氧化沟技术经过几十年发展至今,因其稳定性高,工艺简单,管理费用低及出水水质好等特点,在污水处理方面得到了广泛的应用和发展。曝气装置作为氧化沟工艺中重要的设备,其性能的优劣直接影响着污水处理系统的工作效率,本次课题研究使用的曝气装置为立式的倒伞型表面曝气机。目前,倒伞叶轮大多根据经验或半经验公式推导其水力学参数设计,且由于倒伞曝气机设备体积较大,对实现场地要求较高,设备结构优化存在许多问题,因此,采用CFX仿真软件对倒伞叶轮的性能进行模拟尤为重要。本课题针对四种不同结构的倒伞叶轮,以相同淹没深度0.070m和转速140r/min工况下,通过ANSYS CFX仿真软件的标准k-ε模型对Landy-7、Hubert、Landy-F和Oxyrator四种不同结构表曝机的曝气池中气、液两相的流场水力学特性进行模拟研究,并通过粒子图像测速仪(PIV)对其中两种结构Landy-7和Hubert的小试流场进行实测验证,对比分析了CFD模拟结果及小试中各自的速度分布变化,验证了数值模拟的准确性。结果表明:四种不同结构倒伞叶轮在相同的工况下,在叶轮背侧叶片附近区域形成负压区;不同结构叶轮对流场的提升性能不同,其中Oxyrator叶轮背面形成较大负压区,能将更多的空气卷入到流场中,具有良好的曝气性能;弱化了横向辐板的Landy-7叶轮对曝气池的表面流场表现出了良好的性能;在形成的负压方面,Landy-7叶轮产生的负压较小,另外三种结构叶轮形成的负压较大且差异较小。针对四种不同结构倒伞型叶轮驱动曝气池中流场的水力学特性进行研究以及对比分析了当叶轮结构发生变化时对流场的影响,这对倒伞型叶轮的结构设计与优化和氧化沟工艺的发展提供了一定的理论依据。