催化裂化沉降器旋流快分器是石油大学(北京)过程装备研究室开发的一种新型提升管出口快分技术，它的气固分离效率高，油气能快速引出，又可及时高效汽提，从而可大大缩短反应后油气在沉降器的停留时间。 数值模拟由于它的速度快、成本低、重复性好，在正确选择了湍流模型之后，可以提供旋流快分器内流动过程的细节情况，有着实验研究难以比拟的优点，因此本文在获得部分实验数据的基础上，采用数值模拟的方法对旋流快分器内气体流场进行了研究，并引入离散轨道模型对快分器内颗粒的运动情况进行了初步的探讨，进一步优化了旋流快分结构。 实验是在一套φ280Xφ2000mm的吸风式实验装置上进行的。实验操作参数尽量参照工业装置的参数选取。首先采用智能型五孔探针分别对不同操作参数下三种不同旋流头喷出口尺寸的无隔流筒和带隔流筒的旋流快分器内的气体流场进行了系统的测量。然后，在实验的基础上，采用CFX软件，雷诺应力输运模型对气相流场进行了数值模拟计算。在得到与实验结果吻合较好的气相流场计算结果的基础上，分别引入双组份扩散模型和离散轨道模型对旋流快分器内气体的停留时间分布规律和颗粒的运动情况进行了研究，并采用数值模拟的方法考察了结构参数对旋流快分器内流场的影响规律。依据实验数据和计算结果对旋流快分器内的流场进行了分析，不仅获得了分离空间流场分布的详细的定量信息，而且得到了许多新的认识： (1)采用雷诺应力输运方程模型(RSM)对催化裂化沉降器旋流快分器内气相流场进行了三维数值模拟，不仅可以得到与实验结果吻合较好的计算结果，而且能够正确预报快分器内切向速度和轴向速度的分布特征，可用于旋流快分器内流场的三维模拟与分析。为今后采用数值模拟的方法进一步优化旋流快分结构提供了有力的工具。 (2)无隔流筒旋流快分器分离空间内的时均流场是由内、外旋流结构及上、下行流结构所构成的强旋流，且外旋流区远小于内旋流区，径向速度基本除两端局部外，大部分空间均为离心流，与一般旋风分离器不同。 (3)无隔流筒旋流快分器内旋流头喷出口附近区域存在“短路流”现象，是导致分离效率不易提高的主要原因。 (4)定量的给出了各结构参数(旋流头喷出口尺寸S值和旋流臂倾角α)和操作参数(旋流头喷出口喷出速度Vt(0)和汽提线速Vs)对无隔流筒旋流快分器内流场的影响规律。 (5)首次计算了旋流快分器内气体停留时间的分布规律，给出了气体停留时间分布曲线和各结构参数和操作参数对气体停留时间的定量的影响规律。 (6)对旋流快分结构的进行了改进——内插了一隔流筒。内插一个隔流筒后，与无隔流筒旋流快分器相比，带隔流筒旋流快分器内流场得到很大的改善，主要的变化是：由旋流头喷出口底边至隔流筒末端的上部带隔流筒区内全部变为下行流，而且消除了喷出口处向上的短路流，对提高细粉效率十分有利；在隔流筒末端至挡板的下部无隔流筒区内扩大了外旋流区，对气固分离也是有利的；但在内插筒状物的底部截面附近还存在局部短路流，对分离尚有一定的不利作用，所以还有改进的潜力。 (7)对隔流筒结构进行了优化，给出了隔流筒的结构尺寸和结构形式对带隔流筒旋流快分器内流场的影响规律，指明了优化后隔流筒的大体尺寸。 (8)采用离散轨道模型计算了旋流快分器内颗粒的运动情况，并由此估算了旋流快分器的分级效率和总效率，对旋流快分器内的气固两相流动的数值计算进行了初步的探讨。 (9)旋流快分器的旋流头喷出口附近区域、带隔流筒旋流快分器的隔流筒底部附近区域、近壁处以及上、下行流交界点等处的湍流度变化非常剧烈。而且数值上也大得多。其余空间内湍流强度较小。 (10)通过比较各个速度分量的湍流强度，表明旋流快分器内大部分空间的湍流呈现各向异性特征。