多层桨搅拌设备在工业过程中非常常见,被广泛应用于气液混合、固液悬浮、热传导以高粘物料的合等场合,比如在催化剂成胶搅拌过程中,就有大量凝胶状高稠度的假塑性流体生成,此类流体高粘及剪切稀化的特性使得其混合过程非常困难。为此,本文利用数值模拟的方法对多层桨搅拌假塑性流体的洞穴、流场及混合特性进行了研究。利用Fluent软件对原催化剂成胶装置1/10计算模型内洞穴的演变过程进行了研究,得到了洞穴尺寸变化规律,确定了槽内流体被完全搅动时的搅拌操作参数。分析了搅拌槽内剪切速率及表观粘度变化,结果表明搅拌槽内的表观粘度分布与剪切速率分布密切相关,增大转速能够有效地控制槽内的剪切速率分布,并使得搅拌槽内的表观粘度降低且分布趋于均匀。研究了桨型组合方式对多层桨搅拌流场的影响,结果表明,不同组合桨搅拌槽内的流场结构区别较大,其中径流桨组合搅拌槽中的流型为平行流,斜叶桨、轴流桨组合搅拌槽中则在下部区域形成了连接流。分析了层间距对搅多层桨搅拌槽内流型的影响,确定了不同组合桨搅拌槽内形成连接流时的层间距值。基于稳态流场的计算,完成了搅拌槽内混合过程的模拟,并对各组合桨的混合性能进行了分析对比。结果表明,斜叶桨组合能够同时兼顾轴向循环与剪切性能,最为适合于假塑性流体的搅拌,其混合效率比原催化剂成胶搅拌组合高出了57%左右；轴流桨组合由于受限于较低的剪切性能,其混合效率低于斜叶桨组合,但仍旧比原催化剂成胶搅拌组合提升了48%左右；径流桨组合对混合效率改善不大。