天然气脱水是天然气处理环节中非常重要的一点,只有将天然气中的水分控制在合理范围内,才能保证气体具有较高的热值和安全的管道输送环境。超音速气液分离器是应用于天然气脱水的一种新工艺的低温分离装置,它结合了绝热膨胀、低温凝结、旋流分离、扩压减速等过程,该装置无污染、能量损耗小、成本低。但国内研究尚不完善,仍处于室内试验和数值模拟阶段。本文研究了超音速分离器的工作原理,对比了多种旋流段的设计优缺点并对前期研究的分离器关键部件在结构上进行了优化设计并利用Solidworks软件对分离器各部件进行建模和装配,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent15.0对分离器的内部流场进行了数值模拟,对模拟结果中压力场、速度场及温度场进行了详尽的分析。在操作参数上分别对入口压力、出口背压和环境温度三方面共进行了11组对照模拟及分析,由于旋流段直径较小,不能安装旋流翼和叶片,并且为了降低激波影响在结构上对旋流段采取来复线式创新设计,对来复线具体参数共进行了9组模拟对照并优选了结构参数,确定了最佳旋流模型,为后期小型分离器的加工、室内试验提供了指导。