反渗透海水淡化技术是解决淡水资源短缺的重要途经之一。能量回收装置作为反渗透海水淡化的关键节能装备,其通过高效回收利用反渗透膜元件排出的高压盐水的余压能,实现反渗透海水淡化运行成本的大幅下降。旋转式能量回收装置因结构简单,运行平稳,能量回收效率高而被广泛应用。该装置目前存在的主要问题包括两个方面:（1）高压差条件下的转盘与端盖定子间端面泄漏;（2）压力交换孔道内海水-盐水直接接触导致的盐度掺混。针对上述问题,本文在配合端面内引入迷宫密封结构及将直管式压力交换孔道优化为斜管式结构,并对其应用效果进行了模拟研究。针对高压差条件下的转盘与端盖定子间端面泄漏问题,建立了端面泄漏三维数值计算模型。在端面间隙0.02 mm,高压进流压力6.0 MPa,低压进流压力0.2MPa,转速600 rpm的条件下进行模拟,通过分析泄漏端面内的压力和速度分布,发现端面内的泄漏主要包括三部分:a.高压集液槽内径边界到中心孔的泄漏;b.转盘外周高压环腔到低压集液槽的泄漏;c.高、低压集液槽之间的泄漏。鉴于a,b两部分泄漏流量大且路径明确,本文在对应区域设计了一种迷宫密封结构,并探究了密封槽宽度、密封齿厚度和密封腔深度等参数对密封性能的影响。结果表明密封槽宽度对端面泄漏的影响最显著,其最优值为0.08 mm。将优化后的迷宫密封槽引入端面泄漏模型进行模拟,当a,b区域内密封槽数均为100时,单侧配合端面内总泄漏量为0.0742 Kg/s,相较于无迷宫密封结构时下降了4.96%。针对海水-盐水直接接触导致的盐度掺混,建立了压力孔道内的盐度掺混三维数值计算模型。通过对孔道内盐度场和速度场进行分析,发现由于转盘转动导致进入压力交换孔道内的流体流动方向与孔道方向间存在较大倾斜角（31°）,从而引起压力孔道入口处局部不稳定流动并加剧了盐度掺混。为改善这一情况,论文设计了一种斜管式压力交换孔道结构,模拟研究发现使用该结构后,流体进流方向与孔道方向不一致的情况明显改善,与孔道入口相关的楔形进流、入口涡流和孔道横截面上的二次流动形成得到有效控制。在高压进流盐水盐度为5.8 wt%,低压进流海水盐度为3.6 wt%,转速为600 rpm时,装置的体积混合度由改进前的3.34%降低至1.29%,降幅达61.4%,表明该新型结构对改善装置掺混度具有显著效果。