近年来，随着石油的储量的下降和使用成本的增加，天然气被越来越广泛的应用于人们的日常生活中。天然气的储存和运输成为天然气工业中一个重要环节，新开采的天然气中含有大量的水蒸气，故为了防止天然气中生成的水合物堵塞阀门并腐蚀天然气储运设备，天然气的脱水技术就成为天然气工业中的一个关键技术。传统的天然气脱水技术存在处理量小，设备占用空间大，投资大等缺点。超音速分离管设备简单，占地面积小，重量轻，无需外部供给动力能源等特点。本文的主要内容有如下：（一）完成喷管的结构设计，并根据热力学的方法通过理论计算得到喷管喉部，出口的压力和速度；对喷管进行几何建模，用FLUENT软件对其进行数值模拟，并与理论计算结果相对比，模拟的结果与理论结果基本一致。（二）根据实际情况选择合适分离段、扩压段设计方法，利用FLUENT软件对整个喷管内的湍流模型进行数值模拟，并通过改变分离管的几何模型来分析不同的参数对其分离性能的影响。结果表明，旋流段锥角、扩压段锥角、喷管扩张段长度对分离性能影响较大。（三）本文在现有的超音速分离技术的基础上，研究组合可调式超音速气液分离器。完成对可调式气液分离器的工艺流程的初步设计，并对其进行三维几何建模，然后通过数值模拟来分析该技术的可行性。通过对模拟结果进行分析可知，该技术在理论上来说可行性较大，对于以后相关的试验研究提供一定的理论依据。