旋流除砂器具有结构简单、占地面积小、维护方便等特点,被广泛应用于天然气田生产实际中。本文利用数值模拟的方法针对不同入口气体流速下缩放尺寸对旋流除砂器分离效率的影响进行研究,并通过算法优化极限学习机建立了旋流除砂器粒级效率的预测模型。主要的研究内容如下:1)本文使用Stefan Obermair实验优化出的旋流除砂器结构尺寸模型作为原始建模,利用FLUENT软件对原始模型进行数值模拟求解,通过与Stefan Obermair同工况下实验数据对比,结果表明:雷诺应力模型（RSM）可以精确的反映旋流除砂器内部气相流场的分布规律;所采用的模拟计算方法与实验数据结果对比,平均误差在15%左右,可以为本文后续尺寸缩放研究提供可靠性支撑。2)在相同入口流速下对原始尺寸进行全尺寸缩放,通过对0.5D、0.7D、1.0D、1.2D、1.5D尺寸下旋流除砂器内部流场分析,结果表明:随着筒体直径的增大,其切向速度、轴向速度分布规律没有发生改变,只是数值随筒体直径增大而增大,且通过速度矢量场云图可以看出,筒体直径越大,中心旋涡越偏离轴心,说明底流管段“摆尾”现象随尺寸放大而加剧;通过分析轴向速度云图,可以看出,筒体直径增大,溢流段下端处越易发生“短路流”现象;综上所述,筒体直径的放大使得旋流除砂器内部流场稳定性变差,不利于对细小颗粒的分离。3)通过CFD-DPM模型对旋流除砂器分级效率进行模拟,结果表明:随着筒体直径的放大旋流除砂器对相同粒径颗粒的分离效率降低。本文旋流除砂器模型的放大效应,对1μm-10μm之间的细小颗粒而言,分离效率随着旋流除砂器尺寸放大而显著降低,对10μm以上颗粒分离效率影响不明显。4)通过Stefan Obermair实验分级效率数据以及CFD-DPM模型求解的分级效率数据建立旋流除砂器粒级效率预测模型,通过算法优化极限学习机对放大2.0D尺寸下旋流除砂器分级效率进行预测,通过与CFD-DPM模型数值模拟求解放大2.0D尺寸下旋流除砂器分离效率数据对比,结果表明:算法优化后的极限学习机模型可以更为准确的预测尺寸放大后的旋流除砂器粒级效率,其中IPSO-ELM模型的预测精度最高。综上所述:本文所建立的旋流分离器粒级效率预测模型,针对于同结构尺寸下的小样机模型具有泛化性,对旋流除砂器的结构尺寸设计具有一定的指导意义。