固体推进剂作为固体火箭发动机和导弹武器的主要动力来源,在航天、军事领域占有极重要的地位,有着广泛的应用。随着军用技术飞速发展,火箭发动机对固体推进剂的需求量迅速增加,我国目前对用于大型火箭发动机的推进剂,使用的是间断式设备和工艺进行混合,需要十几锅次甚至几十锅次的推进剂,时间长达数天,推进剂性能的一致性难以满足要求。而国外发达国家使用双螺杆挤出工艺制备固体推进剂、炸药等多种含能材料,已实现连续化、自动化,显著缩短了生产周期,提高了混合的效率以及安全性。因此本文以固体推进剂同向双螺杆挤出装置为研究对象,对连续混合过程的安全性、推进剂药浆的混合效果进行研究。本文根据固体推进剂特性,研究设计了用于固体推进剂连续混合的主要装置,即固体推进剂同向双螺杆挤出装置,确定了组成挤出装置的机筒和双螺杆的关键结构及参数。双螺杆作为挤出装置的重要部件,对安全和混合起关键作用,为保证混合的安全性,确定了螺杆与机筒、螺杆与螺杆之间的最小间隙不应小于0.94mm。为了研究推进剂药浆混合的安全性和混合效果,根据螺杆几何学设计了十二种螺杆元件,使用POLYFLOW对螺杆元件的流道进行非等温数值模拟,对流道的压力场、粘性生热与温度场、剪切应力场、加权平均剪切速率、累积停留时间和平均回流系数进行了分析,建立综合评价方法,优选出安全性和混合性能优良的螺杆元件。用优选的螺杆元件对螺杆混合段进行组合,设计了六种螺杆组合构型,通过模拟计算,优选出安全性和混合性能优良的螺杆组合构型。在螺杆构型确定的前提下,混合间隙和工艺参数是保证混合过程安全和药浆混合效果的重要环节,故针对优选的螺杆组合构型,研究了混合间隙、工艺参数对混合过程安全性和对药浆混合效果的影响。螺杆元件和螺杆组合构型模拟结果表明,反向SE30L/50元件安全性最差;SE元件随着导程的增加,安全性降低,但混合性能提升;KB元件随着错列角减小、捏合盘数增多,安全性提高,但混合性能下降;通过对螺杆元件综合评价,不建议使用SE30L/50和KB135/5/50元件,建议优先使用 KB45/5/50、SE30/50、KB45/10/50、KB60/5/50 四种元件。通过分析对比六种组合构型,Z1和Z5螺杆组合构型安全性和混合性能较好,推荐使用。混合间隙和工艺参数模拟结果表明,混合间隙增大,安全性提高,药浆混合效果变差,建议使用1.60mm混合间隙,在保证安全性的前提下,可适当减小混合间隙;加料量增加对安全性影响很小,但会使药浆混合效果变差,因此在工艺参数调节时,应设置较低的加料量进行混合;在加料量一定时,螺杆转速增加,混合效果变好,但螺杆转速过低和过高,安全性均降低,因此在工艺参数调节时,应考虑螺杆转速与加料量相匹配,在保证安全性的前提下,可适当提高螺杆转速;机筒温度升高,药浆温度明显升高,安全性下降,药浆分散混合效果明显变差,分布混合效果变化较小,因此在保证推进剂药浆良好流动性的前提下,可适当降低机筒温度。