过渡流搅拌槽内的流场特性,对搅拌槽反应器的放大和优化有着重要的指导意义。通过实验方法对流场特性进行观测,并在此基础上评定数值模拟方法或模型预测结果的准确性,一直以来都是较为主流的研究思路。本文以标准Rushton涡轮搅拌槽为搅拌装置,通过PIV实验分别观测了过渡流条件下牛顿流体和非牛顿流体在桨叶区附近的流动特性,并以实验结果为依据,对多种数值模拟方法或模型在过渡流条件下的结果准确性进行了评测。本文的研究内容对搅拌槽反应器的设计以及CFD模型的优化有着重要的基础参考价值。在牛顿流体的实验研究方面,本文通过Stereo PIV实验对过渡流条件下桨叶区附近的流场特性进行了研究。在Stereo PIV实验结果得到验证的前提下,本文先后研究了雷诺数条件,粘度条件以及相位角度对流场特性的影响,结果表明:当桨叶区附近的流场由湍流向层流转变时,尾涡结构具有独特的演化行为:随着雷诺数的下降,尾涡结构首先从对称结构转变为上尾涡明显减弱的不对称结构,之后随着下尾涡的减弱再次转变为对称结构,最后上、下尾涡在流场中同时消失;当Re≥6000时,桨叶区附近的流场依然为完全湍流;当6000≥Re≥2600时,湍流相似性难以维持,说明流场由湍流转变为过渡流;当Re≈270时,流场中的湍流动能逐渐消失,说明流场逐步由过渡流转变为层流;过渡流条件下的流场特性与流体粘度无关,仅与雷诺数有关;在Re=1310条件下,具有显著不对称特性的尾涡结构在θ=10°时形成,且在迁移的过程中具有较慢的耗散速度。湍流动能和能量耗散率较高的区域主要集中在下尾涡附近,其无因次化后的数值远低于湍流条件。在牛顿流体的数值模拟方面,本文采用多种模拟方法或模型对过渡流条件下牛顿流体的流场特性进行了研究,并以Stereo PIV实验数据为基础,对数值模拟结果进行了评测,结果表明:Transition SST模型无法重构流场特性随雷诺数的变化趋势,并且高估了桨叶附近流场的湍流动能;基于有限体积法的直接模拟（FV-DNS）能够大致预测流场特性随雷诺数的演化方式,但却无法准确预测Re=1310条件下形成的具有显著不对称特性的尾涡结构;基于格子玻尔兹曼方法的直接模拟（LB-DNS）在Re=1310条件下预测的尾涡结构不对称性更为明显,但仍与实验结果存在一定区别;FV-DNS能够合理的预测过渡流条件下功率准数随雷诺数的变化规律,而Transition SST的预测结果却明显偏大。在非牛顿流体的实验研究方面,本文通过2-D PIV实验,对过渡流条件下剪切变稀流体的流动特性进行了观测。在工作流体的稳定性和实验结果的准确性均得到验证的基础上,本文通过系综平均和相位解析两种方法对桨叶区附近的流场特性进行了分析,结果表明:转速条件以及剪切变稀流体的流变行为均对流场中的速度特性有着显著影响,桨叶区附近的脉动速度会随着表观粘度的升高而明显降低;基于Metzner常数的计算公式低估了桨叶区附近的平均剪切速率,且随着转速的增加,局部剪切速率的最大值与整体数值的差异增大;随着转速的增加,根据平均速度计算的局部剪切速率与根据瞬时速度计算的局部剪切速率之间的差异显著增大;射流结构附近的表观粘度通常较低,且随着转速的降低,桨叶区附近表观粘度的空间不均匀性变得更加显著;随着相位角度的增加,局部剪切速率较高的区域逐渐由桨叶端部向槽壁方向迁移;当表观雷诺数（或雷诺数）相近时,剪切变稀流体和牛顿流体的相位解析平均速度差异较小,但剪切变稀流场中由湍流引起的脉动速度明显低于牛顿流体。在非牛顿流体的数值模拟方面,本文通过FV-DNS对剪切变稀流体的流动特性进行了研究,在模拟结果得到验证的基础上,本文通过改变流变参数,进一步预测了桨叶区附近的流场特性随流变特性的变化规律,结果表明:模拟预测的平均速度结果与实验结果较为吻合,但却高估了流场中的无因次化脉动速度。除此之外,模拟结果能够较好的预测桨叶区附近的局部剪切速率分布以及其平均值与转速的正比例关系。稠度系数对平均速度的影响较小,但流场中的脉动速度会随着稠度系数的增加而明显降低。流体指数的增加会导致桨叶附近射流结构的逐渐上扬,但无因次化脉动速度随流体指数的变化规律却更为复杂,与相应表观雷诺数的变化趋势并不一致;流体指数和稠度系数对流场中局部剪切速率较高的区域影响较大,但对剪切速率平均值的影响相对较小。