轴流旋风分离器作为一种高效的分离设备,具有体积小、结构简单、耐高压、并联方便、压力损失小等优点,在石油化工、海水淡化等行业得到了广泛的应用。本文通过实验及数值方法,详细研究了轴流旋风分离器的特性。首先,通过搭建轴流旋风分离器实验台架,研究了冷态情况下,以空气作为工作介质时,分离器的压力损失情况,主要测量了以下两个方面的压力损失情况,第一,不同风速下,分离器压力损失。第二,不同风速下,分离器壁面压力分布特性。实验结果表明:1、本文研究分离器压力损失系数为7.5,用静压损失代替压力损失是不正确的,会带来很大的误差。2、分离器周向上,无量纲壁面静压分布相似,只在叶片后部很短的距离内有差别。3、利用雷诺应力模型(SSG模型)得到的数值与实验结果更吻合。其次,利用数值方法在不考虑二次携带的情况下,研究了旋风分离器单相流场特性及两相分离性能。数值模拟结果表明:1、轴流旋风分离器压力场呈中心对称分布,总压损失随着叶片个数的增加,叶片出气角的减小,轮毂直径的增大,分离段长度的增加而增大,随着进口速度的增加而增大。2、分离器速度场呈中心对称分布,虽然入口速度不同,但无量纲切向速度分布相同。3、分离器分离效率随着叶片个数的增大,叶片出气角的减小,轮毂直径的增大,分离段长度的增加而增大。分离效率理论模型在小液滴处存在偏差,需要进一步改进。最后,利用VOF模型,模拟了液滴在轴流旋风分离器内碰撞壁面,主要研究液滴碰撞水平壁面及液滴碰撞倾斜壁面,结果表明:1、利用k-ε模型+VOF模型+动态接触角模型能更准确的模拟液滴碰撞水平壁面。但由于液滴碰壁的动态接触角需要通过实验测得,而且实验结果也仅局限在某一特定的实验工况下,因此k-ε模型+VOF模型+动态接触角模型不能推广。k-ε模型+VOF模型+Hoffman方程模型适用范围广、模拟结果较好,是研究液滴碰壁的最佳模型。2、接触角对液滴碰撞倾斜壁面有很大的影响,大的接触角有可能使液滴在壁面上产生滑移。3、壁面倾斜角度越大,液滴不对称性破坏的越早,前进铺展因子越大,后退铺展因子越小。