本文首先对研究背景、常见的油水分离技术进行了简要介绍,基于常规旋流分离器设计出六种不同结构形式的聚结器,通过选取多个截面进行数值模拟对比分析优选出最佳聚结器结构V。为提高分离能力,针对性设计了一种旋流油水分离器与聚结器串联的油水旋流聚结分离器。分别采用三维建模软件SolidWorks、网格划分软件Gambit以及计算流体动力学软件Fluent对油水旋流聚结分离器的初始模型进行建模、网格划分、网格独立性的检验以及数值模拟。利用单一因素法对旋流分离器的螺旋头数、大小锥角度、底流管长度进行结构参数优选。通过对比分离器单独运行及安装聚结器运行后的油相体积含量及分离效率,来检验聚结效果。结果显示:安装有聚结器结构的分离器在溢流管处其油相体积含量更大,证明聚结器对小粒径油滴的分离有一定的改善,且当V型聚结器与分离器组成编号为VII-V型油水旋流聚结分离器时,其分离效率最高,溢流管处油相体积分数最大。为便于分析,在油水旋流聚结分离器上选取多个截面,通过数值模拟对比分析从而优选出最佳操作参数,并根据数值模拟优选出的最优结构参数加工试验样机,进行室内油水分离试验并与模拟结果进行对比,证明了在最佳的操作参数下,该结构有更好的分离性能。应用PIV粒子成像测速技术对优选后的油水旋流聚结分离器三个不同截面处的速度场进行了测试,得出了轴向速度随流量变化的曲线,同时将数值分析得出的结果与试验测得结果对比,进而考证数值分析结果的切实性。