单螺杆挤出机由于用途的多样性,在塑料、化工、制药等众多领域得到了广泛应用。其中以挤压膨化技术为加工技术的单螺杆挤出机主要应用于膨化食品行业。但由于时代的进步,传统单螺杆挤出机已经跟不上行业发展的需要。而螺杆作为单螺杆挤出机的核心部件,其构型是影响挤出机性能的重要因素。因此,研究不同螺杆结构与形状对改进单螺杆挤出机的挤出性能具有重要意义。本文首先对单螺杆挤出机的理论知识进行了介绍,并运用Solidworks建模软件建立了普通回转式单螺杆挤出机与带有混炼元件和反向螺纹元件的二阶回转组合式单螺杆挤出机的三维实体模型。其次,根据物料的流动特性提出合理假设并建立相应的数值模型。最后,以粘性流体力学作为理论依据,有限单元法作为数值模拟方法,运用ICEM CFD对两种不同螺杆构型的单螺杆挤出机的流场进行网格划分,并导入CFX软件中进行数值模拟,根据所得到的压力场、速度场、剪切应力场以及物料在流道内的停留时间分析不同螺杆构型对挤出机性能的影响。同时,运用单一因素法研究了螺杆转速对两种单螺杆挤出机挤出质量流的影响;运用正交试验法研究了不同工艺参数对回转组合式单螺杆挤出机性能的综合影响。通过对流场各场量的分析可得:混炼元件能够破坏物料流动的连续稳定性,降低物料的流动速度,增加物料在流场内的停留时间。反向螺纹元件具有较强的建压能力。在普通螺杆上增设混炼元件与反向螺纹元件能够使单螺杆挤出机的建压能力,剪切能力以及混合能力得到提高。通过单一因素法分析可得,普通回转式单螺杆挤出机与回转组合式单螺杆挤出机挤出质量流与螺杆转速的关系。通过对比可得,回转组合式单螺杆挤出机的挤出质量流高于普通回转式单螺杆挤出机。通过正交试验法分析可得不同因素对挤出机性能的影响程度,并通过综合分析,得到在加工时的最佳方案为A1B2C2。本文的研究成果对单螺杆挤出机的设计制造提供了理论依据。