搅拌反应器中流体的混合是工业上常用的单元操作，它广泛应用于橡胶、食品、石油和造纸等行业。搅拌桨是搅拌反应器的核心部件，它向流体提供所需要的能量并形成一定的流场，实现流体的混合。合理设计搅拌桨有助于流体形成适宜的流动状态、降低搅拌功耗、提高混合效率。因而，搅拌桨结构设计与优化及流场调控已成为流体混合强化研究的热点。随着混合理论的发展和工作经验的总结，人们研发出了多种刚性搅拌桨。这些刚性搅拌桨主要通过剪切作用向周围流体传递能量，能有效强化低粘度流体的混合。然而，对于高粘度流体的混合，刚性桨在搅拌过程中能耗高，容易出现搅拌轴断裂等问题。相关研究表明，刚-柔耦合形式的柔性搅拌桨通过其柔性端与周围流体相互作用，从涡街中汲取能量，能有效增大流场的混沌混合区，减小隔离区，增强流体混沌混合行为，实现节能操作。但柔性桨用于高粘度流体混沌混合方面的研究未见报道。因此，研究柔性桨强化搅拌槽内高粘度流体混沌混合行为是十分必要的。本文以甘油为介质，柔性六直叶桨搅拌反应器为研究对象，利用扭矩传感器采集搅拌槽反应器的扭矩信号，结合小波分析和Matlab软件，计算Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数，研究搅拌槽流体的混沌特性；采用酸-碱可视化实验测量其混合时间，并观察槽中混合隔离区的演变过程，结合混合时间与功率消耗研究搅拌桨的混合效率，并通过CFD模拟研究其流场结构特性，为高粘度流体搅拌槽的设计和应用提供一定的基础。本文的具体研究内容如下：①实验以扭矩虚拟仪器软件采集搅拌槽中的扭矩信号，经过小波分析处理后，在Matlab平台上对采集到的时间序列进行编程分析，计算得到搅拌槽流场K熵和最大Lyapunov指数的变化规律；对比研究刚性六直叶桨（刚性桨）和柔性六直叶桨（柔性桨）的K熵和最大Lyapunov指数。结果表明，在转速相同时，柔性桨的K熵值、最大Lyapunov大于刚性桨(转速N为120r·min-1，柔性桨K为0.175,λmax为0.046，刚性桨K为0.085, λmax为0.032)，柔性桨通过对流体的扰动使高粘度流体的混沌特性得到增强；②结合轴上扭矩法和酸-碱可视化技术，分别对搅拌功率和混合时间进行测定，分析刚性桨与柔性桨的功率特性和混合效率，并对不同材质柔性桨的混合效率进行对比。结果表明，在转速相同的情况下(转速N为60r·min-1时，柔性桨PV为346W·m-3，刚性桨PV为340W·m-3)，刚性桨与柔性桨的功率消耗没有明显差异，柔性桨通过对流体的扰动，并与周围流体相互作用能有效地将能量传递给流体，强化流体混合，使搅拌槽中流体的混合时间减小。相对于刚性桨，硅橡胶柔性桨的混合效率提高了52.8%，具有节能功效，体现出柔性桨的优越性。③使用计算流体动力学软件Fluent，采用多重参考系法对柔性桨搅拌过程进行模拟。模拟结果验证了柔性桨与搅拌槽中流体相互作用能改善流体的整体速度分布，破坏流场的混合隔离区，强化流体混沌混合，提高流体的混合效率。