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众所周知,旋风分离器作为蒸汽发生器中的初级分离器,具有体积小、结构简单、耐高压、分离效率高等特点。近些年来,人们针对旋风分离器的性能以及结构的优化做了大量的研究工作,但是,对于位于两级旋风分离装置上方的重力沉降空间的研究较少。同时,为了能够更好的满足蒸汽发生器对汽水分离性能的要求,许多人开始研究新的结构形式的分离器。本文根据一种新型的汽水分离器—两级旋风分离装置,建立了几何模型,并且进行了数值模拟研究。首先,针对蒸汽发生器中重力沉降空间,建立几何模型,并进行了数值计算,研究影响重力空间分离效率的因素。建立几何模型时,为了更加准确的模拟重力空间入口处的气流速度和方向,在其入口处设置有一级旋风分离器。计算结果表明:沉降空间的分离效率随着其高度的增大先逐渐增大后保持不变。其次,对两级旋风分离装置进行结构分析、建立模型、划分网格,并且完成两级旋风分离装置的数值模拟计算。为了与实验结果进行比较分析,在计算过程中采用常温常压下的空气-水作为流体工质。模拟计算中,利用RNG k-ε模型对两级旋风分离装置中的流场进行了数值模拟,得出了其流场中的压力分布特性以及速度分布特性。同时,利用RNGk-ε模型、DPM模型和EWF模型相结合的方法对两级旋风分离装置的分离特性进行了分析研究,并且研究分析了两级旋风分离装置壁面处液膜的运动情况。结果表明:1)两级旋风分离装置进出口压降与入口速度的平方呈线性关系;2)其分离效率随着入口速度的增大而增大;3)壁面液膜对两级旋风分离装置的进出口压降和分离效率有一定影响,但影响不大。最后,通过对高压情况下两级旋风分离装置中单相和两相流场的数值模拟,研究了不同结构参数对其进出口压降和分离效率的影响。通过总结结构参数的影响规律,对两级旋风分离装置进行了简单的初步结构优化。