近十年来,我国很多地区出现了严重的雾霾天气,对社会生产和生活各方面都产生了很大的不良影响。雾霾主要是大气中一些固态细颗粒物凝聚在一起形成的,固态细颗粒物很大部分来自电厂、工厂等固定源烟尘的排放,能否准确监测固定源排放的细颗粒物浓度成了大气污染防治的关键因素。我国对固定源烟气颗粒物浓度监测系统研究较晚,相关研究还不成熟,本文是以Environmental Protection Agency(以下简称EPA)-Method 5、稀释器、荷电低压撞击器(ELPI)等仪器组成的基于大气环境的固定源细颗粒物监测系统为研究对象,本监测系统可对烟尘中颗粒物进行多次分离,分别测量出各粒径范围内颗粒物浓度,本文主要研究了监测系统中涉及的旋风分离、冲击分离两种不同用途的分离器的分离性能及影响因素。EPA-Method 5中10PM旋风分离器对烟尘中粒径大于临界粒径的颗粒进行分离,本文根据旋风分离器设计准则,设计了结构尺寸,建立流场三维物理模型,对内部分离过程进行了气固两相流数值模拟,首先应用RSM湍流模型进行气相模拟,分析气相的速度分布规律,得出内外旋涡形式的流场对颗粒运动影响;加入颗粒相应用离散相模型进行气固耦合计算,得到颗粒的分离情况;然后为满足分离性能的要求,在初始方案基础上,多次改变排气管长度、直径参数进行计算比较,结果表明:对排气管长度、直径合理取值时,可有效抑制短路流产生,增大外部漩涡区域,提升分离性能。烟气经预分离、稀释等处理后,进入ELPI中测定颗粒浓度,本文简化分析ELPI内部颗粒分离装置,根据冲击分离器设计准则设计了2.5 1PM-PM两级冲击分离器结构,建立流场三维物理模型,应用k-ε湍流模型与离散相模型对分离过程进行气固两相流数值模拟,通过改变气流参数、结构参数等操作参数进行大量的模拟分析,结果表明:当斯托克斯数取0.49时,喷嘴双层错开布置,可减少气流横向流动阻力;喷嘴直径或碰撞距离在合理范围内取值时均会一定程度上提升分离性能,当超过理论值时,会因为漩涡的作用而影响分离性能。本文的研究成果能够为国内关于固定源细颗粒物浓度监测系统的中颗粒的分离原理及进一步探索研究更小颗粒物浓度的测量提供一定的参考。