旋风分离器是一种应用于气固分离领域的工业设备。它通过引导夹杂有固体颗粒的气流进行旋转运动,利用离心分离的原理将颗粒甩向筒体壁面,从而实现气固分离的目的。由于其设计简单、维护成本低、无内部运动部件以及对各种操作条件的适应性较强,可用于环境、源采样以及颗粒物控制等场合。随着国家层面对大气污染防治工作目标和任务的提出,污染源粉尘处理问题受到越来越多的关注,同时绿色发展理念也督促人们在进行工业生产时考虑能源消耗的问题,因此“高效低阻”成为旋风分离器的重要研究热点。本文从添加旋风分离器内构件着手,在分离器内添加导流叶片,通过流场分析和响应面优化设计的方法对叶片轴向位置、叶片长度和叶片偏转角度进行参数优选,旨在提高分离器分离效率的同时抑制压降的大幅升高,主要研究内容和结论如下:（1）建立旋风分离器的气固两相流计算模型,基于实际工况设置边界条件,进行网格无关性验证以选择合适的网格数量,对Stairmand分离器进行流场分析,将数值仿真所得的分离效率和压降与实验结果对比,验证数值计算方法的可行性。（2）对Stairmand旋风分离器的内部流场进行数值仿真,对其压力场和速度场进行分析发现:Stairmand分离器的静压力场整体呈现较好的对称性,但在排尘口附近出现“甩尾”现象,存在颗粒二次返混的可能。（3）选择单圆弧叶片进行内置导流叶片的初步设计,研究发现与未添加导流叶片的分离器相比,内置导流叶片分离器的“甩尾”现象得到改善,排尘口附近的湍流强度明显降低,入口风速为15m/s时,外旋区切向速度最大值由18m/s提高至20m/s,针对2.5μm以下颗粒的分离效率提高了11%～19%,压降升高15%。（4）对导流叶片的叶片轴向位置、叶片长度和叶片偏转角度进行单因素分析,在入口风速为15m/s入口颗粒密度为1850kg/m3工况下:导流叶片位置下移时分离效率和压降都整体呈现逐渐下降的趋势;导流叶片长度越长时分离效率和压降都呈现逐渐下降的趋势;导流叶片偏转角度对分离效率和压降无明显线性关系。（5）选择响应面优化设计方法,采用二次多项式拟合分别得到压降、分离效率与叶片三个结构参数的拟合方程,经过方差分析和误差统计分析验证了拟合模型的准确性。将压降与分离效率的优化比重设置为同等重要得到设计变量取值:d=100mm,a=14°,y=300mm。优化后的模型相比于基础Stairmand旋风分离器压降升高20.5%,分割粒径减小了28.57%,达到了“高效低阻”的设计目标。