本文是在中原油气高新股份公司项目资助下完成的。针对该公司现有混浆系统在现场使用过程中出现的混浆效率低、质量差、污染环境等众多问题，通过大量的文献检索、阅读以及现场调研，自主开发设计出了一套撬装式自动混浆系统，并对搅拌容器内的流场、流固耦合分析以及结构优化等进行了系统地分析、研究，最终为搅拌叶轮结构改进、提高其搅拌质量，提供了理论依据。 本文首先采用传统的机械设计方法完成了撬装式自动混浆系统方案设计与系统结构设计，并充分阐述了该系统的工作原理、结构特点、设计参数等问题。对于系统的结构分析、强度校核除了采用传统计算方法外，还利用现代CAE软件对其进行强度校核和分析，以此优化其结构。该设备的设计已经通过该公司的验收，目前正在加工试制中。 由于该系统最核心的问题就是混浆密度均匀性问题，所以本文综合应用流体力学及流体动力学的有关理论，同时结合粘性流动与层流流动的动力学方程，对搅拌容器内的流场除了进行了理论解析分析，还建立了CFD流体动力学有限元模型，在商用CFD软件的基础上，对其进行流场分析。 根据本文建立的CFD流体动力学计算模型，研究了不同结构的搅拌叶轮、不同位置出口的流场分布，包括压力场、速度场、密度场以及搅拌叶轮的结构应力场等，同时对流体介质与搅拌叶轮相互作用进行了流固耦合的数值模拟分析。在本文研究的基础上，对搅拌叶轮的结构进行了改进，最终提出了出口最佳的位置形式，为提高混浆密度提供了理论依据。