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油气水多相分离是水下油气开采的重要环节,传统的重力分离器体积庞大、设备笨重、投资高,在该场合缺陷明显。近年来,一种新型管柱式气液分离器（Gas-Liquid Cylindrical Cyclone Separator,简称GLCC）因其结构紧凑轻巧、操作简单等特点,受到越来越多关注。入口结构对GLCC分离性能影响显著,本文选取常温常压下空气-水两相介质,基于相似分析方法,对比研究了不同形式和尺寸入口喷嘴（一种新月形和三种矩形）对GLCC分离性能的影响,主要结论如下:（1）对影响GLCC分离性能的相关参数进行无量纲化分析,确定了表征分离效率和分离压降的准则关系式,即E=f（N,Rel）和Eug=f（Reg,Rel,Frg）,重点介绍了无量纲数中特征长度和特征速度的选取原则。（2）实验中分别对垂直上升管段和入口倾斜管段流型进行观测,并与现有经典的的Hewitt和Mukherje流型图进行对照,吻合度较好。入口喷嘴对GLCC筒体气相空间流型影响显著,但是对垂直上升管段和入口倾斜管段流型影响不大。基于筒体气相空间流型分布加深了对液滴挟带机理的理解。（3）实验中将GLCC操作范围分为两个区域:无液滴挟带区和液滴挟带区。在无液滴挟带区,分离效率不随气液相综合特征数N变化,始终为100%,而在液滴挟带区,分离效率随N值增加先急剧下降,最后趋于稳定,达到下限值Emin,如0#和1#喷嘴分离效率曲线。实验得出,相同截面积下,矩形入口喷嘴分离效率明显优于新月形入口喷嘴,2#入口喷嘴结构最优。实验中还提出了一种准确判定GLCC液相挟带起始点（Liquid Carry Over,简称LCO）的新判据。最后,基于统计学中Rose-response模型建立了分离效率计算模型,对确定GLCC操作范围有重要指导意义。（4）不同入口喷嘴GLCC分离压降变化规律基本相同,欧拉数Eug随气相雷诺数Reg增大而指数减小,随液相雷诺数Rel增大而线性增加。实验中基于欧拉数与气液相雷诺数、气相弗鲁德数之间的关联,建立了统一表征不同入口喷嘴GLCC分离压降计算模型。分离效率和分离压降计算模型计算值与实验值吻合度较好,对后续GLCC相似放大和工程应用具有指导意义。