沼气能源作为一种具有前景的新能源正逐渐受到重视。沼气发酵分为三个阶段,水解阶段主要在水解罐中进行。本文以水解罐为研究对象,采用数值模拟方式研究分析罐内流体的流动特性和混合过程。本文进行了一系列研究分析,具体包括:(1)首先为了对单层桨搅拌罐内流场进行研究分析。本文建立水解罐物理模型,根据模型特征进行合适的网格划分,采用多重参考系法和标准k-ε模型对罐内流场进行数值模拟。通过对模拟结果进行分析得出罐内流体的基本流动特征。(2)其次,研究分析不同变量对搅拌罐内流场的影响。本文研究分析不同桨叶离底高度、桨叶间距、物料密度和粘度对罐内流场的影响。桨叶离底高度过小会造成过多功耗浪费。桨叶离底高度过大,罐底容易沉积物料。桨叶离底高度为0.35m时效果较好。桨叶间距较小时会导致较多的动能损失,桨叶间距较大时两桨叶之间的死区区域会增大,桨叶间距为0.53m时较合适。水解反应对罐内物料密度的影响较小,水解反应过程中密度对罐内流场的影响较小,罐内物料的速度略微减小。随着水解反应的发生,罐内物料的粘度减小。在初始物料的总固体浓度为高浓度时,水解初始的粘度较大,随着水解反应的发生,粘度下降较多,粘度变化对罐内流体的流动特性的影响较大。随着水解反应的发生,搅拌罐内的速度死区范围减小,混合效果更好。(3)最后对双层桨搅拌罐内流体进行混合过程的研究分析。两桨中间水平面流体轴向速度接近于零,示踪剂从上方穿过两桨中间水平面至下方速度较慢。双层桨搅拌槽内示踪剂在扩散开始阶段主要是以团状的形式绕搅拌轴做旋转运动。之后在铅垂面上以环绕状形式在桨端周围扩散。在罐内浓度梯度变小后,示踪剂扩散速度变慢。