基于Fluent软件中BSM模型，利用内嵌固液旋流器开展了固相颗粒粒径以及含量的数值模拟．也对旋流分离器内固相颗粒体积分布、速度场以及分离效率进行了研究。通过对数据的处理可以看出：旋流器除砂效率随着颗粒粒径的增大而提高；同一位置径向速度随着粒径的增大而增大．切向速度和轴向速度基本不随粒径而改变；且随固相含量的增加，旋流器分离效率呈先增大后减小趋势，在固相含量高于70g／L时旋流器分离效率高于95％。该研究对两相旋流分离器结构设计和改进具有参考价值。

基于现有油水分离的研究成果，提出了一种新型旋流器——同向出流倒锥式旋流器，介绍了其结构及工作原理。基于计算流体力学（CFD）方法，运用Fluent软件对其内部流场进行了数值模拟分析，通过观察流场特性，分析了新型旋流器的典型结构参数（溢流管直径、溢流管伸入长度、锥角和出水口尺寸）对其分离性能的影响。

一体化二次分离旋流器是在单体旋流器内部进行二次分离的一种新型旋流器。利用正交法,基于计算流体动力学软件,分别对一级溢流管长度、圆柱段长度、二级溢流管伸入长度、二级锥段角度、底流管长度等结构进行优选。设置油相体积分数为2%、油滴粒径为30μm的混合液作为研究介质。首先采用单一指标的方法找出分离效果最优的结构,然后将优选后的结构与初始结构进行了对比验证。此方法可为水力旋流器的结构参数优选提供参考。

为了提高水力旋流器的分离效果，提出了一种新型旋流分离装置。根据计算流体动力学方法，应用 Fluent 软件，以同向出流倒锥式旋流器为原型，模拟了一种新型旋流分离装置———聚结—旋流分离装置，并与同向出流倒锥式旋流器进行对比分析。优选出聚结—旋流分离装置的最佳入口流量、入口含油体积分数、切向水相出口分流比。

主要研究了一体化二次分离旋流器结构的初步设计,利用正交试验法,检验一级溢流口直径、二级溢流口直径、底流口直径对旋流器分离效果的影响。确定分离效率为正交试验中的指标,针对试验结果分别利用直观分析法和方差分析法进行分析,验证2种方法的一致性,并对因素进行了显著性检验,发现在研究范围内3种因素均对旋流器整体的分离效果无明显影响。

基于计算流体力学（CFD）软件Fluent中的雷诺应力模型（RSM）,对4种不同单向入口油水分离旋流器进行数值模拟分析,对比了4种结构的压力损失、湍流强度、切向速度和除油效果。结果表明,入口结构对油水分离旋流器的分离性能影响较大。在本研究范围内,收缩形入口旋流器（结构B）分离效率最低,为83.2%;螺旋线形入口旋流器（结构C）的分离效果最理想,可达到92%以上,且压力损失和能量消耗比渐开线形入口旋流器（结构D）的小。本文可对油水分离旋流器入口结构的设计和改进提供参考。

为提高旋流器耐磨性能,延长旋流器使用寿命,提出了一种新型旋流分离器.基于CFD,应用ANSYS软件中RSM模型和DPM模型,对其壁面磨损及内嵌小锥磨损进行模拟研究,并和普通旋流器做了对比分析.模拟结果表明：对于内嵌小锥结构固液分离旋流器,由于内嵌小锥的设计,不仅磨损程度大幅度降低,磨损范围也明显减小,体现出内嵌小锥结构固液分离旋流器具有重要的工程实用价值.

为改善螺旋叶片式旋流器分离含油污水的性能,在传统旋流器原型基础上,设计出一种新型割缝螺旋叶片式旋流器.为探究割缝尺寸对分离效率的影响规律,通过正交试验法对割缝尺寸及结构进行优选.通过FLUENT流体软件对优选结构的分离效率、压力场和油相分布进行数值模拟分析,发现正交试验法优选出的结构明显改善油核排出情况,内部速度场具有较好的周向对称性,并且降低了底流口含油量,同时又提高了旋流器分离性能.最后通过试验验证,得到分离效率最高可达93.7%,符合正交试验法的指标估算和数值模拟结果,从而证明了对旋流器溢流管进行割缝设计方案具有可行性.

以常规双锥液-液分离水力旋流器的切向双入口结构为研究对象，利用计算流体动力学（CFD）方法，基于离散相模型（DPM），对离散相油滴在旋流入口处的不同入射位置点的运移轨迹进行分析。研究入射位置与油滴运移轨迹之间的规律，并依此对旋流入口进行分区。得出了常规双锥结构旋流器的双切向入口截面不同区域对油滴运移轨迹的影响规律。完成了决定离散相油滴被溢流捕获还是由底流逃逸的入口区域划分。并设计出一种可提高目标结构旋流器分离效率的新型入口结构。通过开展室内试验，对本文所设计新型入口结构进行了性能验证。

应用欧拉-拉格朗日方法，对双锥型液-液分离旋流器内不同入口速度条件下的分离性能进行数值模拟及试验，得出随着旋流场转速的逐渐增大，旋流分离效率逐渐升高。为研究旋流分离过程中不同流场转速对分离性能的影响因素，采用粒子成像测速技术（PIV）对旋流样机内部速度场进行测量试验，并采用高速摄像技术记录了变转速旋流场内离散相分离过程。结果表明：流场转速对旋流分离性能的影响除离心力外，还受到轴向截面上二次衍生涡流数量及分离过程中油核摆动幅度的影响；本文研究的旋流结构内随着流场雷诺数的增加，轴向截面上二次衍生涡流数量逐渐减少。当雷诺数Re≥2.51×105时，可以忽略轴向截面上二次衍生涡流对分离性能产生的不利影响；旋流分离过程中流场低转速旋转时油核摆动幅度较大，使离散相分离轨迹发生偏移，使旋流分...