旋风分离器是利用离心力实现气固分离的装置。随着目前环境问题的日渐严重,工业应用对于旋风分离器的性能要求也随之上升,迫切需要开发出性能优良的新型旋风分离器。分离效率与压降是衡量旋风分离器性能的重要指标。然而,在旋风分离器中效率与压降存在着相互制约的关系,当效率提升时往往会伴随着压降的升高。本文中设计出两种新型旋风分离器,分别为“分隔进气分流排气型旋风分离器”（SE型）及“双向进气分流排气型旋风分离器”（DE型）。相比于基准PV型旋风分离器,新型旋风分离器对排气管结构、入口结构、高径比以及灰斗结构进行了优化,在大幅降低整体压降的同时保证了较高的分离效率。首先,为了验证两种新型旋风分离器的分离性能,分别将SE型、DE型与基准PV型旋风分离器进行了对比实验。实验结果证明,相较于基准PV型旋风分离器,SE型旋风分离器在分离效率稍低的情况下压降降低了52.37%,而DE型旋风分离器在效率相当的同时降压比例达到48.31%,综合性能更佳。其次,为了探究新型旋风分离器高效低阻的原因,对基准PV型与新型旋风分离器内部流场分布进行对比分析。对比发现,相较于基准PV型,新型旋风分离器内部切向速度与轴向速度都有较大幅度的降低,内、外旋流分界面外移,延长了颗粒的停留时间并大幅降低了流动阻力。最后,提出了新型旋风分离器压降及效率的理论计算方法。一方面,以压降沿程分布为理论基础,并根据新型旋风分离器内部的流动分布规律,对ESD压降模型中各部分压降的计算方法进行修正。使用修正后的模型计算压降并与实测值比较,误差不超过5%。另一方面,依据分区模型理论、并按照分离器内颗粒浓度分布的不同,将分离器分为五个区域,建立了新五区模型并计算了新型旋风分离器的分离效率,与实验值的对比结果证明新五区模型计算精度很高。