旋风分离器作为一种重要的气固分离设备,在石油化工、燃煤发电和环境保护等众多行业中得到了广泛应用。旋分式第三级旋风分离器的特点就是将数个结构简单的小旋风分离器悬吊在中心管和集气室上,大大降低了制造、施工和安装的难度,相比多管式三旋,取消了制造精度要求较高的单管和膨胀节。而旋分式三旋的分离效率以及对小粒径的分离能力也能满足烟气轮机的入口粉尘粒度控制指标。为了更好地了解旋分式三旋内部的气固相流动机理,本文利用计算流体力学软件对旋分式三旋进行数值模拟,通过合适的求解模型以及边界条件的设定,得到相应的内部流场。在分析完内部流场规律后,模拟研究了不同工况以及结构下的分离效率与压力损失,希望通过模拟得出更加适合工作条件的低压力损失、高分离效率的优化结构。首先,通过适合旋风分离器的RSM湍流模型对单级小旋分进行气相流场的模拟,模拟结果可以得到相应的速度、压力分布云图、速度矢量分布图、迹线图等都能对旋风分离器内部的气相流场有很深刻的认识,也因此知道旋风分离器内部的双层旋转流,也看到了内旋流在中心摇摆的轨迹。其次,在气相的流场中加入DPM模型,也就是通过流固耦合将稀疏的催化剂颗粒加入旋风分离器气相流场中。通过颗粒分布规律发现了顶灰环的存在,根据颗粒的运动轨迹得到了旋风分离器内气相流对粒径不同的颗粒的作用方式,粒径小的颗粒运动轨迹不能很好地沿壁面运动,而是在半径更小的圆柱上做旋转向下运动,很容易受到气流的影响从升气管逃逸。根据颗粒运动的最终状态,得出计算分离效率的方法。然后,分析了不同的操作参数(进口速度、温度)对三旋内单级小旋分气相流动、颗粒分离效率和压力损失的影响。可以发现入口的速度越大,温度越低相应的压力损失越大,而对应的分离效率也越高。最后,本文研究了小旋分与中心管连接后的分离效率以及压降,发现组合后的三旋分离效率明显降低了。通过改变中心管与小旋分连接处的弯头角度后,发现弯头角度为45°时,对应的模型造成的压力损失最小,而且分离效率也最高。当对旋分式三旋中的小旋分个数进行改变后,发现当小旋分个数达到8个时的分离效果越好,但压力损耗也越高。中心管的直径大小也对旋分式三旋的影响比较大,直径越小分离效果越好,但压降更大。