旋风分离器作为一种非常重要的微细颗粒物分离设备,由于结构简单适用性强等特点在治理环境污染、化工、石油等方面都可以看到其身影,因而研究制造出以高分离效率、低压降损失为目标的旋风分离器具有重要的应用价值。旋风分离器内部为高雷诺数的三维湍流,内部流场的变化极其复杂使得其流动规律没有被完全掌握,随着计算流体力学的高速发展和普及应用,数值模拟的方法成为当前研究的主要手段。首先对四种不同的入口角度的蜗壳式旋风分离器进行数值模拟,通过tecplot后处理软件分析分离器内速度场和压力场之间的差异,得出随着入口角度的增加,最大切向速度也有不同程度的增长,且可以有效改善筒体顶部的上灰环现象和排气管管端的短路流,综合分离效率和压降损失的变化,入口角度在20°至30°之间存在一个较优值。其次基于回归正交试验的方法,对蜗壳式旋风分离器的入口结构尺寸和进气速度进行联合参数优化,数值仿真模拟分析36组模型,根据试验数据得到分离器的分离效率和压降的预测模型方程,并对入口高度、入口宽度、入口角度和进气速度四个参数变量在固定其中两个变量时其它两个参数对分离效率和压降损失的关系进行了对比分析,通过调用matlab优化工具箱以高分离效率和低压降为目标得出了最优入口结构参数和对应下的进气速度。现有的研究表明,旋风分离器在颗粒粒径较小(小于2um)时分离效率比较低,故在前文得出的优化的蜗壳式旋风分离器模型的基础上,在入口前设计一个水雾荷电团聚腔体,使颗粒在进入分离器前通过与水雾团聚作用增大直径。分析颗粒物在此装置中的受力以及用颗粒物在里面的停留时间和运动轨迹,对水雾团聚腔体的设计,进行了可行性初步分析。