天然气脱水和重烃分离是油气田地面生产的一个重要环节，传统的低温分离工艺分离效率低，成本和运行费用高。针对此类问题，研制出一种新型天然气处理设备—超音速旋流分液器。 本文在空气动力学的基础上，分析了超音速旋流分液器的基本工作原理，建立可压缩流体在喷管、整流管、翼段和扩压管流动的数学模型，重点对喷管和超音速翼进行优化改进。通过对不同喷管扩张段比较得出，富尔士法喷管中的气体湍流特性要优于锥形喷管，更有利于气流稳定工作。通过比较设计的不同超音速翼发现，改进后的翼型产生的离心力和翼段出口切向速度和总体旋流效果明显高于过去采用的几种翼型。故在此基础上整个分离器的设计方法得以确定。 将分离器设计理论应用于现场实际，以白庙凝析气田26井凝析气为介质，针对高压小气量和低压小气量两种工况确定了分离器各部分的结构尺寸。 借助大型CFD软件FLUENT，本文求解气流在喷管、翼段和整个分离器内的速度、温度和压力分布。由模拟结果知，入口气流在喷管出口处达到超音速，同时形成低温低压，并在翼段出口形成较强的旋流场。理想情况下，对高压小气量工况气体在喷管出口处有95.16％的重烃、99.29％的水可凝析出来，翼后离心力达到180，000～600，000g。相比之下对低压小气量工况气体在喷管出口处有94.97％的重烃、99.59％的水可凝析出来，翼后离心力达到119，000～572，000g。因此经过超音速旋流分液器分离后，天然气水露点和烃露点大幅度降低，同时分离后的干气流入扩压管，压力可恢复到入口压力的50％～60％。 在分析操作参数对分离器性能的影响时发现，升压比对翼段出口离心力和翼后激波的位置都有显著的影响，因此如何提高旋流分离效率和升压比，控制激波位置成为今后的工作重点。