随着经济和技术的不断发展,尤其是互联网金融促进包装运输业的繁荣,对纸制品的需求不断增加。随着环保意识的增强,废纸制浆现已成为造纸工业的主要原料。当前造纸行业中主要采用低浓度制浆方式,存在效率低、能耗大和资源浪费严重等问题,因此,设计一种高效、节能和环保的水力碎浆机具有重要意义。针对上述存在的问题进行了以下研究:分析当前水力碎浆机基本结构的优缺点,设计了采用螺旋转子的高浓度D型水力碎浆机。通过CFD技术中固液两相流的基本分析方法,对比分析高浓度O型和D型水力碎浆机内部流场中的压力场、速度场和固含量分布规律。对比分析了不同转速和不同初始体积分数时,上、中、下三层槽体结构中固含量随时间的变化规律;比较了两种槽体结构在同转速不同初始体积分数时,D型结构固含量达到稳定的时间较短。通过利用区域结构中固体含量百分比描述该区域中的纸浆分布状况,分析了碎浆机槽体内各个区域纸百分比与均布状态时纸百分比的偏离程度,提出以该偏离程度作为衡量碎浆机料液均匀度的评判标准,利用该评判标准,比较了不同转速和不同初始体积分数时,碎浆机内上、中、下三层结构中纸百分比随时间的变化状况,结果表明D型结构固含量分布更加均匀。分析影响D型水力碎浆机料液均匀度的因素,并优化其结构参数。考虑一级交互作用的转子结构因素,进行正交试验,分析各因素的影响显著水平为:C>B×C>A×C>A×B>B>A。研究固体颗粒的离子直径、初始体积分数、转子直径、转子高度及D板位置等参数,对碎浆机上、中、下三层结构中纸含量百分比的影响,分析单因素分析下的变化趋势,并对比分析了水力碎浆机有、无扰流板时,对碎浆机料液均匀度的影响,结果表明:D板或增设扰流板对固体颗粒均布状态都有促进作用。基于相似原理制作转子、槽体结构的比例模型,并利用m+p SO Analyzer数据采集和模态分析平台,并对其模态分析,结果表明D型结构具有更好的稳定性;并在此比例模型基础上进行流体试验,得到碎浆机内料液均匀度的分布状况。