为了研究潜水搅拌器在不同的叶片安放角度(-4°、-2°、0°、2°、4°)下对搅拌池内流场影响的差异，现分别对不同叶片安放角下的潜水搅拌器进行数值模拟，并利用CFD后处理软件对所得的流场分析处理。根据数值模拟结果得出：在不同的叶片安放角下，潜水搅拌器流场的速度矢量图总体变化趋势一致，且叶片安放角由-4°增大到4°，潜水搅拌器的搅拌效果越来越好。与此同时随着叶片安放角的增加，潜水搅拌器的轴功率、推力在不断地增大，叶片压力面的高压区也在逐渐地增大。相对于搅拌效果而言，在小转速下可以通过增大叶片安放角来增加潜水搅拌器的搅拌效果，在大转速下可以通过减小叶片安放角来控制潜水搅拌器的搅拌效果，以此达到有效节能的目的。最后，为了证明潜水搅拌器数值模拟结果的准确性，选取叶片安放角为0°时的情况进行了试验验证，为以后潜水搅拌器的研究提供了一定的参考。

潜水搅拌器又称潜水推进器，被广泛的应用于污水处理厂的工艺流程中[1,2,3,4,5,6,7]。近年来，随着计算机技术的发展，利用CFD软件模拟搅拌池内的流场变化，更明确的为我们提供了一种理论支撑。正是这种数值模拟技术的出现，对潜水搅拌器的研究进入到了一个新的阶段。于是，研究人员从潜水搅拌器的设计参数，安装位置，调节转速等多方面入手，以求既可以提高潜水搅拌器的搅拌效果，又能达到有效节能的目的。

徐伟幸等[8,9,10]应用Fluent软件对潜水搅拌器搅拌流场进行模拟分析，提出了搅拌器叶轮的优化设计方案；刘晓满[11]将搅拌器的不同安装方案实验和数值模拟结果对比，得到了较优的安装方案和节能方案；徐顺等[12,13]将数值模拟和实验结果对比分析，提出了潜水搅拌器在选型过程中的影响因子和优化方向，并对不同叶片间隙潜水搅拌器流场的变化分析比较，得到了最佳叶片间隙；张晓宁等[14]通过Fluent软件模拟计算，得出了潜水搅拌器不同水平安装角度对搅拌效果的影响；龚发云等[15]以CFD软件为计算平台，以潜水搅拌器桨叶为研究对象，探讨出了不同桨叶直径、桨叶转速及桨叶数对搅拌效果的影响规律；许乔[16]、徐莹等[17]基于轴流泵叶片设计方法，采用变环量流型设计了潜水搅拌器叶片并进行了数值模拟分析，发现设计的叶片有效提高了循环区的液流速度，增大了搅拌区域；朱桂华等[18]借助Fluent软件研究了双潜水搅拌器在不同安装角度下的搅拌特性，并通过实验验证了数值模拟计算的有效性；施卫东等[19]利用Fluent软件对4种潜水搅拌器池形进行了数值模拟和分析，得出渐进圆管水池和直圆管水池两种池形是较为理想的污水搅拌水池。

目前为止，前人对潜水搅拌器的安装方案已经做了或多或少的研究[20,21,22,23,24,25]。但是，潜水搅拌器叶片安放角对流场的影响是如何变化的，这方面的研究还没有涉及。因此，在基于前人所做研究的基础上，模拟计算叶片安放角对潜水搅拌器的性能影响。文中叶轮叶片安放角的改变通过在TurboGrid中绕Y轴旋转相应的角度来实现，Y轴正向(顺时针)旋转2°，即叶片安放角调节-2°(顺时针为负，逆时针为正)，以此类推。本文的目的在于通过研究不同叶片安放角(-4°、-2°、0°、2°、4°)下搅拌池内流动特性，为根据搅拌要求和节能效果选择合适的叶片安放角度提供参考依据。

1 潜水搅拌器数值模拟

1.1 几何模型

搅拌池内的流场可近似认为是三维不可压缩流场。池内所选用的液体为清水，搅拌水池的长(Z方向）为6m，宽(X方向)为5m，高(Y方向)为1.4m，其中潜水搅拌器叶轮位于中部(Y方向)，距离池底为0.7m，电机尾部距离水池壁面为175mm，电机转速n=576 r/min，如图1所示。本文选用的叶轮为采用变环量设计方法设计的潜水搅拌器叶片[16]，叶轮直径为300mm，叶片数为3片，轮毂比为0.4667，见图2。