水是万物之源,污水处理得当不但可以减少污染问题,而且能够缓解水资源短缺的现状。旋流除砂器作为污水处理厂最常用的除砂设备之一,具有结构简单、占地面积小、操作容易且除砂效率高的优点。现今城镇污水排放量随着工业的发展而不断增多,污水处理厂的污水处理能力亟需提高,现有的除砂设备难以满足污水处理厂的使用需求。因此研发经济高效的新型旋流除砂器,对于工业发展是极其重要的。本文以旋流除砂器为研究对象,对其内部流场进行数值模拟计算,同时针对除砂器外部操作参数及内部结构参数这两方面开展研究工作。旋流除砂器内部的流体运动为复杂多变的湍流运动且颗粒相浓度较低,综合考虑后,对旋流除砂器内部流场的模拟主要分两个阶段进行,第一阶段为采用VOF模型和RSM模型对液相的流场模拟;第二阶段为在液相流场收敛的基础上加入DPM模型进行固液两相流场的数值模拟计算。论文主要结果如下:(1)开展对旋流除砂器内部流场的三维速度特性及颗粒相浓度分布规律的研究,并分析各操作参数对旋流除砂器工作性能的影响。结果发现,三维速度中,切向速度及轴向速度对除砂器内部流场影响较大。颗粒相固体物质主要分布在除砂器近壁处,中心轴附近区域颗粒相浓度较低。对于0.075-0.1mm的小粒径,除砂效率随着进料口流速的增加呈现出不断减小的趋势,除砂效率在20%-60%间波动;对于0.15-0.2mm的大粒径,除砂效率随着进料口流速的增加呈现先增大后减小的趋势,除砂效率在40%-90%间波动;除砂效率受进料口流速和颗粒相粒径的影响明显,而受颗粒相浓度的影响稍弱;低流速下,除砂效率随着颗粒相浓度的增加呈现出先减小后增大的趋势;高流速下,除砂效率随着颗粒相浓度的增加呈现先增大后减小的趋势。(2)选用适当的工况,分析结构参数的改变对旋流除砂器内部流场及压力降、分流比和除砂效率等工作性能的影响情况。结果发现,适当改变旋流除砂器圆柱段高度、锥段角度、进料段挡板角度以及中心锥筒高度,可以改善改善压力降和底流段分流比,能够将除砂器的除砂效率提升至80%以上,从而提升除砂器的整体工作性能。