涡轮桨搅拌槽广泛应用于化工、生物、石化、食品和制药等过程工业,以强化单相或多相流体间的混合和反应,因此,其内部的流动特性对工业设计及优化具有重要影响。本文采用PIV测量技术对多种桨叶及流型下搅拌槽内的流动特性进行研究,为其工业应用及优化设计提供指导和参考。本文在直径为0.476 m的平底有机玻璃搅拌槽内,保证液位高为1.4倍槽直径,采用三对桨叶直径分别为D₁=0.33T,D₂=0.40T和D₃=0.50T的Rushton涡轮桨,利用高分辨率PIV测试技术,对多种复杂流型下桨叶的流场、平均速度、湍流动能和尾涡结构进行实验研究。其中通过改变桨叶之间的层间距和桨叶离底距离可以产生三种流型:平行流、合并流和分散流。结果发现:三种桨叶,保持C₁=D不变,C₂≥0.40T,C₂≥0.38T和C₂≥0.32T情况下产生平行流;保持C₁=D不变,C₂≤0.38T,C₂≤0.36T和C₂≤0.27T情况下产生合并流;当保持C₂=D不变,C₁≤0.15T情况下产生分散流。在同一个搅拌槽中采用固定Re数计算D/T=0.3,0.4,0.5的桨平行流时排量系数N_Q,下层桨的值分别为0.757,0.842和0.894,上层桨的值分别为0.798,0.800和0.820,由此可见,随着桨叶直径的增加,上下层桨间的相差值也在增加。同时还研究每隔10°分散流尾涡的变化,结果表明:最大的湍动能出现在两个尾涡的中间,无因次化数值为0.12-0.15,甚至大于0.15。