T形分支管作为管网系统里的必备部件,广泛存在于能源、化工、环境等多种工程领域的管网输送系统之中。如稠油油田开采中的蒸汽输送管网,油田焖井后开采出的油水混合物输送等应用中。由于T形分支管对两相流有一个自然的相分离作用,即当两相流流经活端T形管时,会出现两出口干度分配不均现象。这会直接影响管网的输运效率,因此对两相流在T形分支管内相分离现象的研究至关重要。根据两相入口速度的不同,直通道内的汽液两相流流动系统会出现很多不同的两相流型,也就是两个相的相对位置分布特征,如分层流、波状流、弹状流、环状流、雾状流等等。从物理的观点分析,不同流型内的汽液两相相界面位置分布不同,而且运动特征也完全不一样。在数值上,目前对管内各种流型的模拟方法尚不统一,对各种流型的模拟也是一项具有广泛应用背景与挑战性的课题。而在实际工程中发现,T形管内的相分离效果在某些程度上依赖于来流管道的两相流流型。因此,若要预测两相流在T形管内的相分离特征,则首先需对该流型下的管流流动进行模拟。本论文选取了工业中常见的两种两相流流型--环状流与泡状流。研究首先对完全发展段的汽液两相环状流进行了数值模拟。数值模拟基于CFD (Computational Fluid Dynamics)商业软件Fluent平台提供的用户自定义标量(User Defined Scalar, UDS)与组分(Species)模型,通过用户自定义函数(UDF)各建立了一个自推模型：本文中模型只引入了文献中的夹带与沉积速率经验公式。其余流动参数,如压力损失、壁面剪切应力、波参数等均由模型自身导出。与文献中可查数据的对比显示,本论文所建立的数学模型可以很好地对这种流动进行模拟。论文也对环状流气核内小液滴的粒径分布进行了数值研究,模拟中采用了三组融合／破碎模型。模拟结果发现,Lehr提出的的破碎机理与Saffman和Turner提出的融合机理这一对组合可以最准确地捕捉气核中小液滴的破碎与融合行为。这揭示了气核中小液滴的行为主要由湍流作用所控制。论文继而采用欧拉-欧拉两相流模型对汽液两相泡状流在直管道中的流动进行了数值模拟。所采用模型中考虑了连续液相与气泡相之间的四种作用力,分别是阻力、升力、湍流弥散力与壁面力。受力结果分析显示,阻力会使气泡沿主流方向运动,升力使气泡向壁面方向移动,而壁面力使气泡远离壁面。升力与壁面力的综合作用使气相体积分数在近壁面处产生一个峰值。本模型的预测结果与文献中实验结果的对比良好。在直管流动模拟的基础上,本论文作者将直管内泡状流流动的数学模型引入到T形管内的流动模拟以及相分离预测中。针对目前缺乏汽液两相流发展段数学模型这一现状,作者根据实验中所观察到的物理现象,探索性的提出了一个预测无序紊流阶段环状流的数学模型,并将该模型应用到T形管内的流动模拟与相分离预测中。常规结构T形管内的相分离模拟结果显示,对汽液两相环状流与泡状流,都有气相极容易涌入侧管,液相容易从直流管中流出的现象。这与文献中的实验结果是一致的。由两相滑速比的结果可知,产生两相相分离的根源是两个相惯性(密度)的不同。在此基础上。本论文提出了几种影响T形管内自然相分离现象的方法。并将用于预测常规结构T形管内相分离的数学模型扩展到变结构T形管内的流动预测上。模拟结果显示,在本文引入的几种方法中,向后插管方式适合增强相分离结果,可作为紧凑式相分离器目的使用；3D/4高度挡板的方式则相对易于产生等分方式,可用于克服常规T形管的自然相分离情况,产生均匀相分离的结果。为了达到这些目的,需要承担的代价是非常可观的压力损失。