水力旋流器广泛的应用于工业领域,本文针对普通水力旋流器效率低;多级串联使用能耗高、占用空间大等缺点,设计出一种新型高效的级联式旋流器。采用实验和模拟相结合的方法进行研究分析。根据现有的水力旋流器的理论,结合轴流式旋流器的特点,进行了模型的结构设计;通过实验研究结果表明,级联式旋流器优于单级旋流器的分离性能;影响其分离性能的主要参数有叶片出口角度、进料流量、进料浓度以及物性参数(粒径、密度、黏度和物料的表面张力等)。数值模拟采用能够得到很好计算精度的雷诺应力模型;分析了模拟结果与实验结果存在微小的误差来源;通过级联式旋流器与单级旋流器的三维速度、压力、湍动能及其耗散率的对比分析,得到了与实验研究相同的结论;分析了两种结构内二次流分布位置,以及叶轮内部流动状态,对级联式旋流器的结构优化起理论指导作用。然后,通过混合模型和离散相模型两种多相流模型,得出了颗粒相分布以及不同粒径颗粒运动规律,对旋流器的改造升级极有借鉴意义。通过对级联式旋流器腐蚀磨损性能的安全性分析,根据级联式旋流器可能发生的失效形式,提出了相关的安全防护措施。并明确了选取硬度大、耐腐蚀的材料以及减少旋流器内空气柱的产生等相关理论,对旋流器在工业领域的安全应用有一定的参考价值。