油田采出液的大量含砂对地面集输设备会造成极大的破坏,目前油田上应用的除砂方式有重力沉降、过滤除砂、离心除砂以及旋流器除砂等几种形式,但各自缺点也比较明显。本文将离心机与水力旋流器的特点结合到一起,自行设计了原油除砂用中心进料式动态水力旋流器,并建立了实验测试系统,对实验样机进行了系统的实验测试和理论分析。中心进料式动态水力旋流器与普通旋流器相比具有分离效率高,压力损失小,处理量及处理量变化范围大等特点。三种形式的叶轮组成三种实验样机。实验中考察并分析了电机转速、分流比和进口流量等操作参数对三种实验样机压力性能和分离性能的影响。结果表明,电机转速越高,分离效果越好,并且在小流量时溢流压降越低;分流比的增大可以有效的提高分离效率,但溢流压降和底流压降也随之增加;进口流量的增加,修正分离效率会有很小幅度的减小,同时会引起溢流和底流压降的增加。本文通过对三种实验样机实验结果的对比得出,Ⅲ型实验样机分离效率最高,其次为Ⅱ型实验样机,最后为Ⅰ型实验样机,但三种实验样机的分离效率差别不大;通过压力性能实验得出,Ⅰ型实验样机的压力性能最好,其次为Ⅱ型实验样机,最后为Ⅲ型实验样机。综合分离效率和压力性能两方面得出结论,Ⅰ型实验样机的性能最好。本文应用Fluent软件对三种实验样机进行了数值模拟,得出了三种实验样机内部流场的基本信息。模拟结果表明,三种实验样机内部压力场和速度场的分布与普通静态水力旋流器类似,其内部离心强度较大,切向速度可最大达15m/s左右,产生的离心强度约为普通旋流器的5～10倍。通过对叶轮的优化数值实验,得到了压降随叶轮直径和高度变化的趋势,并通过实验验证发现数值模拟结果与实际结果基本吻合,进而说明了数值模拟的结果基本可以指导实际问题中叶轮尺寸的优化。为进一步优化叶轮性能提供了理论依据。本文所研究的中心进料式动态水力旋流器压力性能和分离性能良好,适于工业应用,在过程工业中有较好的应用前景和商业价值。