本研究以流体模拟软件Fluent6.2模拟α型水力旋流器流场结构及固体颗粒运动情况，分析了旋流器内的涡流状况和固体颗粒的运动轨迹，为改善旋流器内流场分布，提高旋流器的性能提供理论依据；并在模拟结果的指导下，提出采用锥形渐扩溢流管结构以降低能耗、提高分离效率。所作主要研究工作如下：1、运用流体模拟软件Fluent6.2，基于RSM模型对旋流器模型进行模拟运算，结果表明：α型旋流器消除了常规旋流器存在的“砂环”的影响；流型规整、流场稳定，减少了入口部位阻力损失。分离空间内切向速度和轴向速度分布的轴对称性较好，旋流腔不存在次级涡流。2、在RSM模型模拟湍流流场的基础上，采用相间耦合的随机轨道模型对固体颗粒运动轨迹进行初步考察，并对不同粒径颗粒的分离效率进行了模拟与实验的比较分析。结果表明，进入旋流器的大颗粒旋转的螺距较大，颗粒被迅速甩向器壁旋转向下，进入底流被捕集。小颗粒旋转的螺距较小，它离开(被捕集或逃逸)分离器的时间(路程)较长。该方法对于粒级分离效率具有一定的预测性。3、提出采用锥形渐扩溢流管结构的旋流器，模拟结果显示：溢流管结构的变化基本上未改变压力的分布：在溢流管内，只有动压分布受到影响；而在分离空间内，其各项压力分布与普通旋流器内的分布趋势基本相同。溢流管内的切向速度值低于常规型，而其他有效分离空间内的切向速度值均高于常规型。4、α型旋流器实验测试结果表明：对于高固含量的物料(固体质量分数高达60％)，渐扩溢流管的α型旋流器的分离效率达到了92％以上，其性能提高显著。