本文以非牛顿流体混合釜为研究对象,首先利用计算流体力学方法对锚式搅拌桨的流场进行数值模拟,研究了在逐渐放大过程中搅拌釜内流型的转变、速度分布以及搅拌功率,探讨了使用恒定尖端速度作为放大准则的适用性和局限性;然后,针对该混合釜底部的高剪切混合器,本文创新性地采用基于Image J的图像分析技术研究了高剪切混合器中CMC的团聚现象,并对此类高剪切混合器的放大设计提出了放大准则。具体的研究工作如下:基于几何相似和恒定叶轮尖端速度的放大准则,辅以Fluent计算流体力学软件包,本文对容积为50 L,500 L和5000 L的搅拌釜进行流场模拟,并且分析了逐级放大过程中,搅拌釜内非牛顿流体的流型转变、运动相似性和搅拌功率的变化。结果表明,恒定叶轮尖端速度的放大准则可以使得搅拌釜内的流动保持运动相似性。在逐级放大过程中,CMC2.0体系的雷诺数增加最为缓慢,有效避免了流型发生转变,有助于保持运动相似性。CMC2.0体系的单位体积功率比v/v0降低程度比其他任何体系都要显著,对于CMC2.0体系,100V搅拌釜的单位体积功率已降至1V搅拌釜的5.8%。针对高剪切混合器的放大设计,本文采用基于Image J的图像分析方法,对高剪切混合器中增稠剂团聚现象进行了定量与定性研究。本文首先验证了所建立的图像分析方法的测量误差,发现采用Photoshop镜头校正功能可以有效减小测量误差。然后采用该图像分析方法,测量了不同操作条件下团聚体的数量。结果表明,在转速2150 rpm-2600 rpm范围内,团聚体颗粒数n N与总能量输入E的关系呈现一致的特征。随着总能量输入的增加,团聚体总数的减少速率分为三个阶段,当总能量输入达到1000 k J时能实现增稠剂团聚体的完全破碎和溶解。因此对于高剪切混合器中的增稠剂团聚问题,在设备放大设计中可以使用总能量输入作为放大准则。