湍流状态下液-固-固三相流场,相间作用复杂,目前这方面的研究较少。本文以甘油溶液为液相,砂子和赤泥为固相,建立三相流场,进行冷模实验和CFD模拟研究。实验在设有挡板和导流筒的搅拌槽内进行,测定了固相浓度分布,流场的混合时间,悬浮高度,临界搅拌转速和扭矩,考虑了搅拌桨类型,转速和导流筒的影响,通过实验结果与模拟值的比较对CFD模型进行了验证。同时还通过液-固两相(甘油溶液-砂子或赤泥)和液-固-固三相流场的比较,探讨相间作用对流场的影响。本文建立的CFD模型基于欧拉多相流模型和RNG k-ε湍流模型,各相间采用不同的动量交换系数模型。用多重参考系法(MRF)处理旋转叶轮与静止部件的相互作用问题。将流场分为三个区域,模拟初始,固相置于槽底。在两相(甘油溶液-砂子或赤泥)和三相流场的对比中发现,固相在两相流场搅拌桨下方浓度大于上方;在三相流场中,搅拌桨下方砂子的浓度大于上方,赤泥接近均匀混合。相间的相互作用对砂子混合有利,对赤泥不利。转速减小或加设导流筒,混合时间增大。三相流场的混合时间大于相应两相流场。在三相流场中,转速较低时,流场顶部会出现清液层,随着转速增大,固相充满全槽,混合效果提高。转速较低时,赤泥在搅拌桨下方浓度较大,转速增大时,达到均匀混合;砂子在搅拌桨下方浓度总是大于上方。同一流场中,赤泥的混合效果好于砂子。对于大多数流场,设置导流筒有利于混合效果的提高,流型的改善,速度分布均匀化和混合时间的减小。根据实验结果拟合了各种桨搅拌的流场临界搅拌转速和功率的计算式,并确定了各式的适用范围,同时还拟合了流场排量和循环量的计算式。利用本文的研究成果,可以为多相流搅拌器的设计提供理论依据,也有助于搅拌混合过程的控制。