重力式油水分离器是油水分离过程中最基础的工艺设备，其分离效果对下游工艺过程影响显著。本文以重力式油水分离器为研究对象，采用Fluent软件数值模拟的方法，考察其内部各种构件对分离流场的影响，为分离器的设计提供参考。首先，将一种圆孔分散式入口构件安装于卧式重力式油水分离器中，并将其与其它五种入口构件产生的流动效果进行比较，发现圆孔分散式入口构件在分离器入口段形成的流场会以最短的距离实现水平柱塞流。设定从入口构件后0.6D（D为分离器的横截面直径）处开始安装平行板聚结构件，运用响应面分析法对入口构件的结构参数进行优化，结果表明：以入口构件后0.6D处横截面上的轴向速度相对不均匀度（Mf）为评价标准，入口构件上圆孔面积与分离器横截面面积之比（P1）、半球面封头与圆柱侧面上圆孔面积比（P2）、侧面孔口到封头边缘的距离与D值之比（P3）对Mf的影响存在交互作用，且当P1、P2、P3的取值分别为0.0294，0.0988和0.0360时，Mf值最小。运用离散相模型对设备内分散相油滴的运动状况进行数值模拟研究，通过对比油滴的轨迹可以得出：分散相油滴粒径越大，停留时间越长，油水两相的分离效果越明显。对整流构件、聚结构件对流动的影响进行数值模拟分析可得：采用圆孔分散式入口构件时，将“田”字形整流构件安装至入口构件后0.54D处，入口构件后0.6D处的Mf值达到最低；在不考虑聚结构件本身聚结作用的前提下，平行板聚结构件可产生最低的轴向速度相对不均匀度，提供了适宜的油滴浮升运动环境。