气液分离流动属于两相流流动形态之一。当发动机滑油通过待冷却或润滑部件时,与空气混合,形成的油气混合物会造成管内油压下降并降低冷却与润滑能力。因此,如何高效的分离气液两相流成为航空领域的重要研究课题。目前,国内外缺少针对不同来流条件,系统设计分离器结构参数并分析其内部流场和分离效率方面的研究。本文利用旋风分离器结构,初步设计气液分离器并以此作为基准。对该基准分离器结构与参数进行优化分析,完成适用于不同进口流量和操作压力的高含气率条件下的动压式分离器和低含气率条件下的轴流式分离器设计方案。优化设计主要包括:建立以含气率为核心进口参数、筒体直径为核心结构参数的优化设计逻辑;优化旋风分离器直径计算经验公式,计算气液分离器最佳直径;利用气泡、液滴在旋转流场轨迹模型,优化分离器最佳分离段长度;采用轴向导叶式进口等。针对所设计的气液分离器,建立模型,分别对其内部进行气相和液相两种单相流模拟。结果表明:切向速度场符合Rankine涡特征模型;存在逆压梯度场,致使气相被挤压至轴心并自下而上流动;内外旋流界面半径与分离器进口结构无关;分离段近壁面处湍流强度较大。针对气液两相流模拟,运用离散相模型,两种分离器分别加入气泡和液滴颗粒,模拟分离运动情况以及流场分布。结果表明:动压式以及轴流式分离器分离效率大于85%,最小分离颗粒直径为20?m。对比基准分离器,在相同进口条件下,优化后动压式分离器的分离效率为89.86%,较前者提高27.46%。本文设计的动压式和轴流式分离器在不同进口条件下均具有较好的分离能力,可解决由于进口条件与结构参数不匹配导致气液分离器分离效率低的问题。