土壤风蚀是土壤在风力的作用下发生自然的土壤搬运过程,以及地表受风吹作用引起的细小颗粒和营养物质磨蚀作用。土壤风蚀的发生是一个非常复杂的过程,包含气候因素、地理因素、和土壤性质因素等。集沙仪是一种用于研究土壤风蚀的重要装置。为了获取更加准确可靠的风沙流数据,需要对现有的集沙仪进行不断的改进和优化,有利于对风蚀风沙的研究,改善草原的风蚀现状。以ANSYS软件、微型风洞、模拟风洞为试验平台,通过正交试验采用计算流体力学离散颗粒模型,结合响应曲面法,通过系列正交实验,对旋风分离器结构进优化设计,考察旋风分离器的6个结构参数以及参数间的交互作用对其性能的影响。根据集沙仪性能试验要求,对不同结构参数的集沙仪进行了模拟仿真试验。在7、9、11、13 m/s 4个风速下,对0.15mm～0.5 mm粒径土样进行集沙试验,对于试验后期的数据采集与数据处理采用Labview软件对集沙数据采集进行实时监控。（1）将传统旋风分离集沙仪的排沙口处增加引流管,通过风速的大小来分析风沙进入集沙仪后的受力情况和运动情况;根据风沙的流场运动分析风沙的运动规律;研究风沙在集沙仪中的运动方式,如何使大小不同的颗粒最终都能够在运动结束后通过引流管落入集沙托盘内,如何体积较小的颗粒随气体通过中央升气管排出提高集沙率。通过Fluent模拟仿真,研究逃逸粒子数最少的参数模型,以此为研究的参数模型。（2）将组装好的集沙仪选用其中一个集沙单元进行气固分离效率的试验。使用微型小风洞将沙样颗粒从集沙单元的进气口全部吹入集沙单元,待试验结束后对收集到的沙样颗粒进行称重,对比试验前的沙样质量可计算得出单个集沙单元的气固分离效率。（3）当集沙仪内的风沙运动完成后顺着引流管落入集沙托盘上,在托盘下L承载着称重传感器,将称重传感器与NI数据采集卡相连接,将不同时间段所采集到的集沙重量以压力信号存储到NI数据采集卡中,再与计算机相连接,将质量信号转换为电压信号,再将电压信号转换成数字信号被计算机存储,通过labview软件对收集到的数据处理以及保存。在满足等动力性和高效率性的原则下,增加引流管改进后的旋风分离集沙仪进行集沙性能的试验验证。结果表明引流式旋风分离集沙仪的集沙效率略高于旋风分离集沙仪的集沙效率,并在模拟风洞的条件下进行风沙试验,平均集沙效率为91.44%,在野外环境中工作良好。