近年来,应用计算流体力学(CFD)的原理和方法对水力旋流器内部流场进行数值模拟受到越来越多学者的重视。 本文采用 RNG K-ε湍流模型,基于控制体积法,应用 SIMPLE 算法,首次对复合式水力旋流器内部流场进行了数值模拟。通过数值计算得到了旋流器内部流场的速度分布特性、压力分布特性、湍动能及其耗散律分布特性规律。 本文采用代数滑移模型(ASM)对油相流动进行处理。计算得到了油水两相流场的分布规律和油水两相流的分离特性。从数值模拟的轴向剖面油相浓度分布图可以看出旋流器的油水分离主要是在旋流腔、大锥段和小锥段实现的,这与理论分析的结果是一致的。所建立的数学模型实现了对油相液滴径向滑移速度分布规律的模拟,这将有助于对旋流器油水分离过程进行分析。 为了验证数值计算结果,对复合式水力旋流器进行了分离特性实验研究,同时对静态分离段内部速度场进行了测试。并且将实验数据同数值模拟结果进行了比较,外自由涡区的切向速度数值计算与实际测量数值基本一致。轴向速度的数值模拟结果和实际测量结果非常接近。入口流量-分离效率关系和分流比-分离效率关系两个方面的数值计算结果和实验数据的相对误差分别在 7%和 15%以内,说明理论计算结果具有一定的可信度。从而说明本文所采用的数学模型及算法对复合式水力旋流器内部流场的数值计算是可行的。证明了数学模型和算法的正确性。 本论文所建立的数学模型和所使用的数值计算方法为进一步研究复合式水力旋流器的分离机理、流场特性及结构优化设计提供一定的理论基础和经验。