本文通过动态实验、数值模拟及理论分析相结合的方法,重点对三相分离器内聚结内件对其分离性能及其内部流场的影响进行了研究。经过对梯形聚结内件的研究发现:在安装角度上,水平安装结构水出口含油浓度比竖直安装结构低11.1%,油出口含水率比竖直安装结构低4.0%;在入口流量一定的情况下,一定范围内增加聚结内件的长度,分离性能变强,但随着聚结内件的增多,也会造成分离器内局部出现涡流或返混现象;在入口流量和聚结内件长度一定下,聚结内件之间有一定间距安装更有利于油、水两相分离;基于以上实验结果,提出了变板间距实验结构。经过实验得出:其与等板间距相比,水出口含油浓度下降23.2%,油出口含水率下降2.89%。而且还可减弱由于聚结内件组数增多对内部流场的扰动和破坏,同时还可减慢聚结板之间的结垢阻塞速率。经过对菱形蜂窝型聚结内件研究发现:在一定范围内增加开孔率,有利于提高油、水分离效率。通过变开孔率实验发现,当第一组聚结内件不开孔时,在一定范围内,随着后面聚结内件开孔率的增大,分离性能变强;当对第一组聚结内件进行开孔时,不利于油、水分离。在实验的基础上,本文采用Fluent14.5流体计算软件对油、水在聚结内件中的分离过程进行数值计算。经过数值计算发现:各计算模型的选取得当,油水两相在流经聚结内件时呈重复的油层-水层多层分布状态,且在聚结内件顶部流场存在一定的涡流和返混流。综合实验和数值研究,论文最后对三相分离器内油、水两相在有无聚结内件下的分离过程进行了数学建模,并推导得到了各模型下分离性能计算方程。本文的研成果对开发高效、紧凑,适用于海洋平台的三相分离器具有一定的指导意义。在工程实践上,可为实际应用提供有效的实验数据参考及理论支持。