天然气水合物（可燃冰）被认为是当前最具开发利用潜力的新能源之一,它具备清洁、高效、储量大、储藏分布广的特点。为了实现对该能源的利用,俄、美、加、日、中五个国家对海域及陆域两种天然气水合物矿藏进行了试采工作。试采结果表明常规的水合物开采方法会出现生产效率低、产量下降快、开采过程出现储层坍塌失稳等问题,技术上很难实现天然气水合物的大规模开采,因此需要在开采技术上加以革新,提出一种更为绿色、高效、安全的水合物开采方法。涡流管作为一种结构简单、性能高效的能量分离原件,自提出以来便受到学者们的广泛关注,并在工业领域有良好的应用。本文创新性地将涡流管的能量分离效应引入水合物开采作业,在确定涡流管最优工况后,利用自主设计的水合物生成及分解实验系统对涡流管能量分离效应下的水合物分解特性进行研究。同时,利用数值模拟将研究范围拓宽至实验室达不到的高压条件,并研究了涡流管在不同布置方式及不同数量下水合物分解过程。本文通过数值模拟方法,采用标准k-ε模型对涡流管温度场进行研究,通过模拟结果分析得出了涡流管能量分离效应机理,并发现在低压条件下,随着压力的升高,涡流管的制冷制热效应均得到了明显的提高。在高压条件下,涡流管能量分离效应随着入口压力升高呈先增大后减小趋势。此外,采用VOF模型对反应釜内水合物分解温度场进行研究,得到不同压力、不同布置方式、不同涡流管数量下反应釜内温度变化过程。本文利用实验的方法研究了一种六流道喷嘴的逆流型涡流管,考察入口压力及冷流率对该涡流管能量分离效率的影响。实验结果表明:在实验室条件下,涡流管入口进气压力越高,其冷、热端的最高温度也随之提高。而涡流管的制热效应和制冷效应随着冷流率的增大呈现先增大后较小的趋势。本文利用自主设计的实验设备对水合物生成及分解特性进行研究,研究了不同参数对水合物分解效果的影响,结果表明:涡流管的能量分离效应对水合物分解过程有极大的促进作用;在粒径更小的多孔介质体系下分解速率、产气量、开采效率等指标较好;环境压力高对水合物的生成有促进作用,但降低了开采的初始动力值,延长了开采时间,降低了开采效率;涡流管的布置方式对分解过程影响不大。