分液冷凝技术是一种具有推广前景的新型强化传热技术,研究主要集中在制冷、热泵和有机朗肯循环(ORC)等热力系统的应用中。气液分离是分液冷凝的关键过程,决定着分液冷凝强化传热效果,开展气液分离过程机理问题的研究,乃至气液分离性能和流动特性问题的研究,对推动分液冷凝在热力系统中的普及应用具有重要的工程意义。针对气液分离过程实验测量困难和理论计算假定确定的分液效率导致偏离实际值的问题,采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法,揭示气液分离过程影响因素和流动特性的机理,并解决目前气液分离过程难以获得准确的分液效率的问题。首先基于实验用的分液冷凝器结构,建立单进出口支管分液联箱结构的物理模型,并对物理模型进行六面体结构化网格划分。在实际工况的流动特性分析基础上,建立考虑气液分离过程的受力问题的VOF多相流模型和k-ε湍流模型。并对所建立的数学模型进行模型验证以及进行网格无关性验证。基于所建立的数值模拟模型,研究试验工况下气液分离过程气液两相的流动轨迹及影响液膜形成过程的因素,提出表征液膜的存在状态的三种气液分离状态;发现液膜形成过程受结构和工况的影响,关键参数包括分液孔直径、联箱高度和进口流量;通过分析工质对气液分离过程的影响,发现R1234ze(E)对R134a具有良好的可替代性,并给出不同工质在试验工况下提高分液效率的方向。在气液分离机理分析的基础上,研究关键参数对气液分离过程的影响作用,通过单变量分析,发现分液效率对分液孔径的变化最为敏感,且关键参数之间存在强耦合关系;以分液效率为目标,假设与关键结构和工况参数有关的关联式,基于正交试验方法设计的模拟方案,根据模拟结果拟合得到与流通率、两相雷诺数、修正韦伯数有关的分液效率关联式。为将气液分离推广至不同尺寸的冷凝器和更大范围的工况中,引入孔数、孔径和流通率等分液孔结构参数,研究多孔结构的气液分离流动特性及气液分离性能。通过控制分液孔结构变量,建立3个两孔结构和3个三孔结构,分别在进口流量3g/s和6g/s的情况下,与单孔孔径为1.5mm和2.0mm进行对比。研究结果指出分液效率和流通率的关系,并给出多孔结构设计的建议。