在深海油气开采的过程中,确保气液分离的持续稳定进行是减少资源浪费的必要条件。管柱式气液旋流分离器（Gas-liquid Cylindrical Cyclone,简称GLCC）依靠其简单紧凑的结构布局、可靠的分离性能以及简捷的操作,能够有效化解这一难题。故而本文通过筒体结构的改进,获取相较传统结构形式装置更高的分离效率以及更低的压降数值,从而为现场推广应用提供指导与参考。首先,本文针对GLCC近年来结构优化以及数值模拟方面的研究工作做了详细梳理,明确了装置各部分组成结构以及性能评价指标;对入口管的结构形式以及数量的研究做出详细介绍;通过筒体分区概念的解读指明了气泡区以及液滴区所应当达到的理想条件。其次,本文参照GLCC的设计方法选定物理模型,选取气液两相介质为水和甲烷,创建三维模型并利用Mesh进行网格划分,通过邻近度捕捉以及目标偏斜度的设定获取了网格质量评判优异的六面体网格;选取混合物模型以满足气液两相间相互渗透以及速度相同的条件;选择Realizable k-ε模型以应对二次分离,实现旋流纠正。进而,本文通过设定五个入口位置高度,对比分析其对应的分离效率以及压降开展GLCC入口管位置高度的影响研究。结果表明,当设定传统型GLCC入口高度为H=0.2 L时,能够获得获取到最为理想的分离效率以及压降,其中分离效率为81.33%,底流压降为85722.85 Pa。因而将此入口高度H=0.2 L作为结构优化时入口管的位置高度。最后,本文提出一种新型结构——设置具有托举作用类似辅助装置的新筒体结构,并进行结构参数优化研究。综合对比内锥式筒体结构、圆锥台式筒体结构以及圆柱式筒体结构的分离效率以及压降变化,确定相较传统结构GLCC分离效率提高2.41%,而底流压降降低800 Pa的新型圆柱式筒体结构为最佳新型结构GLCC。通过对比溢流口气相体积分数以及底流口压降和装置内轴向方向气相体积分数分布情况,结合四种结构内部流场的三个方向的速度分析对比,证实圆柱式筒体结构的优越性。同时优化圆柱式筒体结构的锥部直径及锥部高度,探究不同气液比和入口速度操作条件下的装置分离性能。