水力旋流器由于具有结构简单、操作方便、无转动部件等优点广泛用于石油石化企业。目前对水力旋流器的研究主要集中在尺寸因素和非尺寸因素对水力旋流器的分离效率和能耗的影响分析上,对能耗主要用压力降来评价,而对其能耗的分布情况及组成研究很少。熵产分析法可以通过计算熵产的值,得到不可逆现象产生能量损失的分布情况。在此基础上,通过改变操作参数或设计参数,将熵产最小化,从而实现减小不可逆损失或优化不可逆损失分布的目的。利用计算流体力学数值模拟软件Fluent,采用Mixture多相流模型和RSM模型数值模拟并研究了国内外被广泛研究的Martin-Thew双锥型水力旋流器内部的流场、分离效率及熵产等。通过数值模拟得到了旋流器轴截面的压力、密度云图及圆柱段、大锥段和小锥段和尾管不同横截面过轴心线上的三向速度分布图,模拟结果与实验得出的结果吻合较好,表明数值模拟的方法可行,结果真实可靠。在此基础上,进一步数值模拟得到了水力旋流器的单位体积的熵产率分布云图,分析了熵产的分布规律及熵产其中分布的主要区域。模拟结果表明熵产主要集中在溢流口以及大小锥段过渡段。为了研究水力旋流器的圆柱段长度、大锥段长度及小锥段长度对水力旋流器的分离效率和熵产的影响,分别模拟了10%,15%和20%三种含油浓度下的5个圆柱段长度、10个大锥段长度、10个小锥段长度以及10%含油浓度下5个溢流口直径共计80组模型的水力旋流器的熵产和分离效率,研究了不同的水力旋流器的尺寸对分离效率和熵产的影响规律。模拟结果表明,圆柱段长度对熵产及分离效率的影响都不大;大小锥段长度对揣流熵产、黏性熵产及总熵产的影响规律相同,且随着大小锥段长度的增加,旋流器额各种熵产先减小后增加;溢流口直径小于5mm时,熵产及分离效率随溢流口直径的增大变化不大,溢流口直径大于5mm时,分离效率和总熵产均有明显的下降;增加含油分率,分离效率减小,熵产的变化规律不明显。以保证水力旋流器分离效率并尽可能减小熵产,针对数值模拟过程中发现的熵产较大的区域进行改进和优化,确定了水力旋流器的优化方案并进行了数值模拟,模拟结果表明优化后的模型的各种熵产均较原模型的各对应熵产均有减少,其中总熵产减小了48.91%,分离效率几乎不变化。在优化模型的基础上,再次针对熵产较大的区域进行了原因分析并进行了改进和优化,对优化后的模型的进行数值模拟分析表明,较原模型,总熵产减小了57.35%,并维持了较高的分离效率,优化效果明显。上述研究结果将为旋流器的优化设计及后期进一步研究提供参考,具有重要意义。