非金属矿物粉体是高技术产业不可或缺的原料,随着我国对非金属矿粉行业的发展越来越重视,产业越来越精细化的同时对粉体原料品质的要求也越来越高,同时非金属矿物粉体的产量与规模也越来越大。分级系统是非金属矿物粉体制备过程中的关键环节,其作用是将粉体颗粒按照物理特性的不同分为若干部分。以空气作为介质的气流分级机在分级系统中具有重要地位,从开始应用到如今已经过了长期的改进与优化,但随着粉体工业对产品质量要求的提高,在颗粒团聚现象的解决、气流稳定性的提升等方面仍有很大的提升空间。因此,通过对气流分级机的研究,确定影响分级效率与精度的主要原因,寻找提高分级效率的方法是十分必要的。本文以提高分级机的效率和精度、提升运行时内部气流稳定性为目的,在分级机的叶轮下端设计了导流锥、在分级室下端设计了一种二次进风结构,并研究了二者的优化效果。本文具体的研究内容如下:（1）介绍了与研究相关的空气动力学基本理论、CFD与DPM数值模拟方法,并确定了分级性能评价方法。充分了解气流分级机的研究现状,分析所研究分级机的基本原理和基本构成,用三维设计软件绘制气流分级机的基本部件,绘制改进的导流锥和二次进风腔模型。（2）对不含导流锥、二次风的基本结构进行了分级效果验证,并根据颗粒仿真结果确定了在特定叶轮转速和出口负压条件下分级粒径d50的大致范围。然后细化颗粒粒径分布,对安装了不同高度导流锥的结构进行流场模拟和颗粒仿真,分析了导流锥对内部流场和压力分布的影响,并通过分级性能指标的对比确定了导流锥高度的较优值。（3）通过数值模拟,分别分析了二次进风腔的进风口宽度L、导流叶片角度α、叶片数量n三个参数对内部流场的影响。然后设计了3因素3水平的正交试验,通过颗粒仿真分析了对分级性能影响的主次因素,并得出了一组优化的水平组合,实现了二次进风腔的结构优化。（4）利用重质碳酸钙粉为原料进行了颗粒分级实验,测量并计算基本结构、导流锥结构、导流锥+二次风结构的分级指标,分析了导流锥和二次风在实际情况下的优化效果。对比分析了实验结果和数值模拟结果,两者在导流锥和二次风的优化效果上基本吻合。不管是实验还是仿真结果中,分级机在安装了导流锥和二次进风腔后,分级效率与精度都有了明显的提升。这说明两种结构能够有效减少粗细颗粒的互混,提高分级清晰度,使粗细分离更加彻底,对分级性能的优化效果较好。