随着大气污染的加剧,空气质量的降低,城市雾霾的增加,环境保护成为各个国家关心的重要议题。各国相既制定了严格的粉尘排放标准,这些标准的制定对除尘技术提出了更高的要求。对于旋风分离器而言,高效、新型的旋风分离器的研制也得到进一步的发展。带直管的旋风分离器因在解决粉尘返混问题上具有优越性而逐渐被重视和研究,但目前关于带直管的旋风分离器的相关研究相对较少。论文主要从带直管的旋风分离器的数值模拟和设计两方面进行研究和分析的。分析和研究常规旋风分离器的分离理论,数值模拟方法,确定采用雷诺应力湍流模型(RSM)、固相离散相模型(DPM)模型,模拟带直管的旋风分离器的流场。首先将带直管的旋风分离器进行结构的拆分和组合,形成四种不同排尘结构的旋风分离器(包含带直管的旋风分离器),通过进行相同边界条件下的数值模拟,进行流场分析和分离特性对比,得到不同排尘结构下的旋风分离器流场的共性和异性,主要表现在：(1)四种排尘结构的旋风分离器分离区域的流场形式相同,切向速度分布相似,压降相差不大。带直管的旋风分离器的并不因直管的增加,而改变原分离空间的外准自由涡内准强制涡的组合双涡结构。(2)流场分布和分离特性存在着差异,带直管的旋风分离器内旋流的轴向速度由于径缩效应较大,其速度比其他分离器高3m/s。由于延长了一段分离空间,在分离5μm以下的小粒径的颗粒上,分离效率最高。数值模拟1.5D、1.75D、2.0D、2.25D、2.5D(其中D为筒体直径)直管长度下的五个带直管的旋风分离器A、B、C、D、E,通过流场分析和分离效率对比,得出随着直管长度的增加,流场的旋流速度,湍动能得到衰减,压降逐渐降低。直管长度的增加会延长分离空间,但会带来切向速度的衰减。分离效率并不随着的直管长度的增加而单增或单减。由模拟结果得到旋风分离器C的分离效率最高,压降适中,确定最优直管长度值为2倍的筒体直径。并且在用Stairmand压降公式预测带直管的旋风分离器的压降时,对压降模型中的摩擦损失系数q进行了修正,得到修正后的压降值与模拟值结果相近,证明该修正方法的正确性。参考“入口风速设计法”和确定的最优直管长度,提出带直管的旋风分离器的简易设计方法,并通过实例计算验证了该方法的可行性,为单个带直管的旋风分离器的结构设计提供一些有益的参考。此外,当一个旋风分离器无法满足生产要求时,通常将多个旋风分离器进行并联布置,来达到生产要求。根据经济成本模型,提出带直管的旋风分离器组进行并联布置的设计方法,为生产中的旋风分离器组的优化布置提供参考意见。