随着工业的不断发展和进步,机械搅拌槽在工业的诸多领域得到了广泛应用,特别是在化工、食品、冶金、造纸、和污水处理等领域,是应用最广泛的化工设备之一。机械搅拌槽按不同工业要求常用于介质混合溶解、制备悬浮液、促进传质、强化传热等操作,具有制作方便、操作简单、适应性强等优点。但目前机械搅拌槽设计与制作大多依靠于经验,对搅拌槽设计参数、搅拌规律等认识不足,缺乏对搅拌过程的直观了解,无法保证和满足不同的工业要求。随着计算机流体力学(CFD)相关软件的发展,对搅拌过程进行数值模拟成为了现实,利用CFD软件对搅拌槽的搅拌过程进行模拟,可直观认识搅拌过程中搅拌效果,可大大缩短搅拌槽的设计成本,对搅拌槽参数的设计具有一定促进作用。本文利用CFD软件对方形搅拌槽、圆形搅拌槽进行数值模拟,利用RNG k-ε湍流模型、组分输运模型、滑移网格模型对搅拌槽进行瞬态数值模拟。对搅拌槽的桨叶角度、桨叶离底高度、桨叶宽度、桨叶直径、加药点等参数分别进行单因素模拟,并根据单因素分析结果进行5因素4水平正交数值模拟分析,根据混合时间、搅拌功率以及单位体积混合能综合评判搅拌槽混合效果,并对不同搅拌槽的结构参数提出合理化建议。对搅拌槽的最优参数组合进行单向耦合静力学分析,结果显示桨叶受到的最大应力远小于材料的许用应力值,可确保最优组合桨叶的正常运转。分别对圆形搅拌槽、方形搅拌槽中的桨叶角度、桨叶离底高度、转速因素进行实验分析,获取监测点的示踪剂浓度,并与仿真实验中同一位置监测点的浓度数据进行对比。实验是利用电导率传感器测量电导率值,经公式转换为溶液浓度值,通过曲线相关系数、混合时间、溶液最终浓度等参数与仿真实验获取的数据综合比较。结果显示:实验数据与仿真数据的曲线相关系数较高,整体趋势基本吻合;混合时间、溶液最终浓度均相差不大。