流体搅拌技术广泛应用于石油、化工、生物发酵等领域,尤其是多相流的搅拌技术。多相流搅拌体系主要包括气-液、液-固、液-液和气-液-固等多种情况,目前,单相和两相的研究技术和成果比较完善,但气-液-固三相的研究技术还不系统和成熟。在生物化工领域,好氧发酵过程需要气、液、固三相充分的接触混合,不仅要有充分的搅拌,又要避免高剪切力的作用,因此,本文提出了一种新型的低剪切、高传质的三相搅拌槽,并从固液悬浮、气液分散以及功耗等方面进行了重点研究。本文所研究的搅拌槽,以中心龙卷流搅拌槽为基础,在桨叶上方安装定子进行自吸分散,得到一种新型的三相搅拌槽—自吸式龙卷流型搅拌槽。搅拌槽的研究方法为利用CFD进行数值模拟和实验研究。首先从导流板角度、气体分散角度和桨叶安装高度三个方面进行了数值模拟,结果表明：导流板角度0=60°,气体分散通道角度y=30°,桨叶安装高度L=180mm时,搅拌槽内部能够获得较好的流场分布、较高的气含率以及良好的固相颗粒的悬浮效果,而且在该组合结构下搅拌功耗最低。因此通过模拟确定了理论上的合理结构,为后续的实验提供了理论基础和准备工作。实验研究是在数值模拟确定的结构中进行的,具体从临界转速、气含率、功耗、实际流场以及传氧性能等方面,研究了搅拌槽内的气、液、固三相接触与混合性能,得出了搅拌槽中的不同性能参数的变化规律,并拟合了重要参数的关联式,最后提供了搅拌槽的放大方法。实验研究表明,该新型三相龙卷流搅拌槽具有良好的固液悬浮和气液分散性能,而且功耗小、剪切力低,同时验证了数值模拟所确定的结构的合理性。自吸式龙卷流型搅拌槽适用于生物化工方面,还有待于进一步的中试,本研究为工业中搅拌槽的结构优化和放大提供了理论基础。