搅拌器具有良好的混合功能,广泛应用于流程工业,属于最常用的化工操作单元之一,但均不同时具备分离混合双重功能。本文以国家基金项目“软性磨粒流的湍流调控与结构化表面无工具精密加工工艺”(50875242)中软性磨粒流循环加工系统专用搅拌器为研究对象,提出了一种集有效分离金属、均匀混合磨粒的专利技术(已授权),并利用CFD软件对搅拌器流场进行了模拟仿真分析和结构优化设计。本文研究取得的成果为建立软性磨粒流循环加工系统奠定了良好的基础。本文的主要研究内容和成果包括:1.建立专用搅拌器三维物理模型,应用FLUENT6.3软件对其内流场进行了模拟仿真,得到了搅拌器内流场的压力、速度矢量、磨粒颗粒浓度和金属颗粒浓度分布规律;研究表明,微小体积含量的金属颗粒对于搅拌器内部流场的影响较小,基本可以忽略。2.提出了一种集有效分离金属、均匀混合磨粒的专利技术(已授权),通过采用高效节能的CBY翼型轴流搅拌叶轮、选用最为精确的Zwietering临界悬浮转速公式和整体结构等方面的优化设计,得到了一种性能优良的分离混合集成型搅拌器。3.按照搅拌叶轮安装高度C D分别为1 6、1 5、1 4、1 3,搅拌叶轮转速为100rpm,建立4个模型,应用FLUENT6.3软件,对4个模型进行了数值模拟,得到了搅拌器内流场的压力、速度矢量、磨粒颗粒浓度分布规律及不同搅拌叶轮安装高度对流场的影响。4.按照搅拌叶轮转速分别为50rpm、75rpm、100rpm、125rpm,搅拌叶轮安装高度为80mm,建立4个模型,应用FLUENT6.3软件,对4个模型进行了数值模拟,得到了搅拌器内流场的压力、速度矢量、磨粒颗粒浓度分布规律及不同搅拌叶轮转速对流场的影响。本文的研究工作不仅是国家自然科学基金项目的重要组成部分,而且对搅拌器水力设计和结构优化具有参考意义。