搅拌反应器通过搅拌桨以及传动装置将电能转化为机械能,完成所需的搅拌操作,广泛应用于过程工业。传统搅拌系统的设计主要校核强度和刚度,对于振动特性涉及较少,搅拌叶片及主轴由于振动而造成的断裂事故时有发生。搅拌是在流体力、旋转力、介质阻尼等多种作用力共同影响下运行的,考虑单约束的振动分析并不能有效确保搅拌反应器运行过程中的可靠性,也无法对含有缺陷的搅拌装置进行安全评定。流固耦合理论的快速发展和不断完善,为搅拌反应器振动分析提供了理论依据。本文采用有限元方法,对某一型号的搅拌反应器进行模态分析,并对该设备共振敏感区进行了估算。文中采用振动试验测试系统LMS Test.Lab与ANSYS有限元仿真两种方法对比分析六直叶圆盘涡轮的搅拌结构在自由状态下的振动特性,得到搅拌结构前六阶固有频率。二者前六阶固有频率均基本接近,最大误差为10.69%,验证了有限元仿真的可靠性,具有较强的实际工程意义。简化搅拌反应器模型,基于CFD技术与流固耦合理论,分析搅拌反应器的流场特性和搅拌系统的力学特性,获得流道内流场信息,并对无预应力、湿模态以及预应力三种工况下的搅拌系统进行振动模态分析。得到不同工况下搅拌结构的固有频率及相应频率下的模态振型,结果发现水介质的阻尼作用以及预应力的影响使得搅拌结构的固有频率发生不同程度的下降。采用传统理论公式及叠加原理的方法计算搅拌结构临界转速,并与有限元计算结果进行对比,误差分别为12.7%和7.1%,表明有限元法计算结果有效。同时对搅拌结构进行谐响应分析,获得应力、应变频率响应曲线,可以更加精确的看出搅拌系统位于95Hz、107Hz以及113Hz和117Hz时存在较大的应变和应力响应,故对搅拌结构进行优化设计时应尽量避开这几个敏感区域,以防发生共振。为设备的安全运行提供了精确的信息,具有较强的理论和实际工程意义。