水力旋流器工作时将受到内部流体脉动使结构产生振动,在结构与流体的交互作用下,使得内部两相强旋流动变得更加复杂。目前,针对水力旋流器结构所开展的试验与数值模拟研究很少考虑流体与结构的耦合作用对内部两相流场的影响。本文对耦合效应下水力旋流器内两相流动特性展开研究,研究内部两相流体在耦合作用下运动特点,揭示旋流器内流体与结构相互作用下两相的速度分布、压力分布及浓度分布规律,为水力旋流器的结构设计与工程应用提供基础。因此,本研究不仅具有的科学意义,而且具有实用价值。本文以典型双锥型水力旋流器结构为研究对象,充分考虑结构与流场的相互作用,应用雷诺时均法对水力旋流器内两相流体基本控制方程进行时均化处理,并采用雷诺应力的湍流模型对流体的控制方程封闭,基于有限体积法,对流体域控制方程离散。对固体域应用有限元理论,采用Newmark方法对变径圆管结构的动力学方程进行时间积分处理,考虑双向流固耦合作用,建立了耦合界面物理量传递方程,采用交错迭代式耦合求解的计算方法,实现了水力旋流器双向耦合计算模型的构建。应用所建立的流固耦合模型,对不同入口速度下,耦合条件与非耦合条件下水力旋流器内油水两相进行数值模拟研究,并对流场进行对比分析,得到耦合与非耦合之间流场的区别和流场的分布特点,以及两相浓度分布、压力分布对分离性能的影响关系。并对有机玻璃材质水力旋流器内流场进行了数值模拟研究,应用LDV测试技术,对耦合流场进行了测试,并将耦合作用与非耦合作用下流场进行了对比分析,研究表明耦合流场与实测流场吻合度较好,验证了本文所建立的流固耦合模型的合理性。结合流固耦合方法对有机玻璃材质水力旋流器结构进行了模态测试和数值计算分析,获得了结构的振动特性,通过对实测数据与数值计算结果进行对比分析,二者前三阶的振动频率和振型具有一致性,从结构振动特性的角度验证耦合模型的合理性。通过以上分析表明,针对水力旋流器所建立的双向流固耦合模型是合理的,耦合作用对其内流场的影响是不能忽视的因素。流体与结构的相互作用,不但改变了流场分布,耦合作用过程也加快了流体能量的衰减。这些都是在以后设计和应用中需考虑的影响问题。