机械搅拌混合过程可随水量、投药量及水质变化等调整转速以保证混合效果，具有较广阔的适应性。由于搅拌混合池内流场复杂，人们对流体混合动力学机制缺乏深刻的认识，所建立的混合控制参数，都是基于全场的宏观参数。近年随着数值计算理论及技术的迅速发展，湍流数值模拟方法在水处理工艺的理论研究、工程设计以及生产实践中得到逐步应用。运用流体数值模拟技术，研究水处理工艺中机械搅拌过程的流体混合动力学机制，基于流场信息实现混凝工艺的设计及运行优化，既具有理论意义又具有工程实用价值，正在受到众多研究人员的密切关注。　　本文将湍流数值模拟方法应用于水处理混合工艺的研究，利用FLUENT软件，采用RNG kε湍流模型，针对某一实际运行中的双层、45°折叶桨式机械搅拌混合工艺进行合理模化，设定结构和运行参数，以此作为研究对象进行搅拌混合过程各种运行工况下的数值模拟，并通过物理实验验证了数值模拟结果的可信性。通过机械搅拌混合池流场的数值模拟，分析了流场中的速度、湍流强度以及剪切速率的分布规律。研究了混合过程中的功率消耗以及加药点位置对浓度分布和混合时间的影响。验证了应用数值模拟方法计算搅拌混合功率准数的可行性，提出了基于数值试验代替物理实验确定功率曲线的方法。研究了搅拌桨直径、跨距、在液面下的深度以及转速等工艺参数对于湍流强度、混合效果以及搅拌功率的影响。　　研究表明45°倾角折叶桨形成的搅拌混合流场除桨叶区域外剪切速率偏小，但整体循环能力较强，有利于混合池内药液的均匀搅拌和充分混合，属于循环型桨叶。整个混合池内流体在中心搅拌轴处随着桨叶的旋转自上而下运动，在池壁四周自下而上运动，形成轴流式搅拌混合流动。依靠叶轮的机械搅拌作用，混合池内形成了两个相对独立的流动区域，即主体循环流区和二次诱导循环流区。建立了用以定量描述湍流强度分布状况和混合效果的“均匀性指数”及“混合均匀度”评价指标，提出了基于流场控制的混合过程评价方法。通过分析“均匀性指数”和“混合均匀度”规律的一致性，揭示了混合效果与湍流强度密切相关。因此加快混合效率、改善混合效果的关键在于控制湍流场的分布状态。　　分析了混合时间与监测点的关系，指出同一工况下、不同位置的监测点只是对混合时间的表征不同，并不真正影响混合过程。同一监测点相对于不同运行工况下的混合时间，能够反映其混合效率。加药点位置不同，对于同一监测点的浓度响应不同。加药点位置对流场本身和混合过程的功率消耗没有影响。然而，基于流场分析合理的确定加药点位置能够改善混合效果，提高混合效率。此外，基于数值模拟试验确定了机械搅拌混合工艺的优化参数，通过分析搅拌桨上、下层之间的跨距和搅拌桨在液面下的深度对流场沿轴向分布规律的影响，指出合理的选择跨距和在液面下的深度，能够在几乎不增加搅拌功率的条件下改善混合效果。通过分析搅拌桨桨径和转速对于流场及混合过程的影响，表明增大桨径和转速将会较大幅度的加大功率消耗。因此，在选择桨径和转速时需要从混合效率、混合效果以及节能降耗等方面充分考虑，以达到运行优化的目的。　　本文基于流场细节深化了对于混合过程的认识，通过数值模拟试验确定了机械搅拌混合工艺的优化参数，为进一步研究流体混合动力学机制提供了理论依据，为实现混凝工艺的设计及运行优化，以及将湍流数值模拟方法应用于其它水处理工艺的研究提供了参考依据。