本文采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法,研究了同步脱气除砂三相旋流分离器的流场特性及分离性能。通过理论分析建立分离器的初始模型,用数值模拟的方法优化分离器结构参数,最后通过实验研究确定分离器的最佳操作参数,并进一步验证了数值模型选择的正确性。本文采用计算流体动力学(CFD)方法,利用Fluent软件,首先对分离器的初始模型进行数值模拟,分析了分离器内部的速度分布规律、气相和固相的浓度分布规律以及压力分布规律等流场特性;针对初始模型存在的结构不足,制定优化方案,对溢流口结构、倒锥结构以及出液孔结构进行优化模拟分析,确定最终的结构形式,从而利用优化后的三相旋流分离器实现气-液-固三相的高效分离。通过对分离器的实验研究,进一步证明了所设计的同步脱气除砂除砂装置的明显效果,以及采用数值模拟方法对分离器进行优化设计的可行性。研究了入口流量、分流比等对分离效率的影响。本文所进行的工作为进一步研究三相旋流分离器的分离机理、分离特性及开展结构优化设计提供了一定的理论基础和借鉴,为设计出高效的同步脱气除砂装置提供了有益的参考。