旋风分离器作为循环流化床锅炉中重要的气固分离设备,其性能的好坏直接影响到整个循环流化床锅炉的出力、效率及运行寿命。为了使该设备更好地服务于生产实际,本文采用商用CFD软件FLUENT对直切式旋风分离器内的气相流场进行了数值研究。结果表明:雷诺应力湍流模型对气相流场的计算与实验测量结果基本相符,有较高的预报精度;旋风分离器入口结构的非轴对性以及气相旋流的不稳定性造成气相流场呈非轴对称性,主要表现为气流旋转中心与分离器几何中心不重合;排气管内切向速度呈强旋流状态,轴向速度呈强剪切流特征,这些都是造成排气管内产生流动阻力的重要原因。同时还研究了入口面积比K A、排气管直径比d~r、排尘口直径比d~c、入口速度Vi和温度T等结构参数和操作条件对气相流场的影响规律,为旋风分离器的结构优化提供了参考依据。最后,在气相流场模拟的基础上,引入颗粒随机轨道模型,计算了颗粒的运动轨迹。结果表明,分离器内颗粒的运动情况非常复杂,并且带有很大的随机性。对于细小颗粒,上行流夹带是影响效率的主要因素,其次是短路流和排尘口返混;对于粒径较大的颗粒,影响效率的主要因素是顶灰环和排气管短路流。以上研究结果对于旋风分离器分离机理的研究具有一定的参考价值。