针对国内天然气资源的分布情况,小型天然气液化装置有良好的应用前景和发展趋势,增加对液化天然气技术中气液相变过程的了解的同时,本论文也分析了影响液化效率的主要因素。本论文首先使用HYSYS模拟软件对等熵膨胀状态下超音速分离管中的天然气液化过程进行工艺流程设计,通过假设下的理想状态计算得出在180K、2000KPa入口条件下,天然气在超音速旋流分离器中的液相分布变化情况,并得出温度、压力、气相比、比焓和流速随着相对截面积的变化情况,在此计算结果基础上,又通过XY图形分析得出较低的入口温度和较高的入口压力等入口参数条件的改变可以提高天然气的液化效率。随后使用Fluent软件对天然气液化流程进行数值模拟,通过数值模拟计算方法的验证,模型建立,网格划分,参数设定等进行气液相变计算,不仅对入口参数对液化效率的影响情况进行了分析,而且得出膨胀后压力越低、喷管出口面积越大以及渐扩段出口直径越小等结构参数条件的改变也可以提高液化效率,并比较了HYSYS理论计算结果和Fluent模拟计算结果,得出数值模拟下的液化效率比理论计算结果低,其中两种计算结果的液化效率最大差距为26.8%,但总体两者液化效率都较低,均低于0.2。最后通过分析边界层影响和液滴成核率的降低来说明它们是造成实际模拟计算比理想计算略低的原因。