气液旋流分离装置被广泛应用在能源化工、环境保护、生物制药等行业,具有使用效率高,分离周期短,实时处理便捷等优点。随着气液分离技术的发展更新与愈发苛刻的性能要求,传统的气液旋流分离器逐渐演变为现阶段较为常见的几类:螺旋片导流式、轴流导叶式、管柱式等。但是,腔内结构形式复杂、制造及维护困难、气液相出口携液带气严重等问题致使这些分离装备难以胜任当前深海平台在性能高、尺寸小、重量轻、适用性广等方面的需求。为巩固气液旋流分离设备在海上平台上的推广与应用优势,本文主要针对适宜在海上进行油气分离的GLCC分离器展开升级优化,并依据剪切气流作用下分离器内的液滴破碎规律,从粒子角度来论证和探究影响分离性能的相关机理。本文主要借助Fluent和Python软件进行气液旋流分离的相关数值模拟研究,首先运用理论研究制定GLCC分离器基础优化框架;然后引入雷诺应力模型对经典式与稳流式两类GLCC分离器形式进行对比,分析稳流器对气液分离的作用,并以此为基础对溢流管形式（直圆式、渐缩式）、入口形式（切向直流、倾斜管流、螺旋管流）、筒体形式（直筒式、锥式）展开结构设计分析;其次对所设计的新型GLCC分离器各结构参数开展敏感性优化,包括稳流器尺寸、溢流口尺寸及插入深度、螺旋入口的螺距与公称直径、渐缩段长度与上下底尺寸、主筒体高度,同时探讨该GLCC分离器在不同入口速度、含气率以及规格尺寸下的适用性;最后结合PBM求解优化后的GLCC分离器内的液滴粒径分布,以及UDF对剪切气流下液滴破碎模型的速度场描述,深究影响分离器分离性能的主要因素及相应的影响方式,并基于Python建立TAB液滴破碎判定模型展开验证。研究结果表明:将气液旋流分离器设计成内部含有圆形稳流器附件、螺旋式入口、渐缩式筒体的稳流螺旋驱锥式气液旋流分离器（SFS-GLCC分离器）,能使两相分离效率提高到96%,可充分满足实际工程中的适用性和普及性;SFS-GLCC分离器采用0.5Dl-0.625Dl稳流器直径,0.4D、0.8D溢流口尺寸及插入深度,1.17D、D螺旋入口的公称直径与螺距尺寸,D、2D/3、5D-h3的渐缩段上下底尺寸和高度,3D-4D主筒体高度的SFS-GLCC分离器,可使其分离性能最优;SFS-GLCC分离器的分离效率与入口含气率呈负相关,且存在最佳拐点处理量;旋流分离器气柱边缘和器壁附近的液滴更易破碎;表面张力偏小易使破碎后的小液滴发生大规模的偏移和分离,使分离器腔内呈现较大范围的扩散现象;增大液滴粒径,会降低液滴的稳定性,提高液滴破碎概率。