动态水力旋流器由静态水力旋流器发展而来,是极具潜力的一种高效油水分离设备。随着研究的深入,动态水力旋流器的结构问题凸显,制约了其推广应用。此外,由于内部流场的研究并不完善,长期以来,动态水力旋流器的优化设计方法主要是依靠经验,随着计算流体动力学的发展,数值模拟在流场分析方面得到了广泛的应用,为动态水力旋流器的结构优化研究提供了有力的工具。本文介绍了动态水力旋流器的目前发展及应用情况,分析了产生振动、轴承润滑不良等问题的主要结构问题,提出了解决方案,完成了对动态水力旋流器的改进。通过对新结构动态水力旋流器振动特性与原油脱水性能的实验研究,验证了改进结构的合理性,得到了不同操作参数下压力特性与分离效率变化规律。基于欧拉-欧拉方法中的代数滑移模型(ASM),RNG k-ε湍流模型与单个参考系模型(SRF)建立了动态水力旋流器内部两相流场的数学模型,应用控制体积法及SIMPLE算法,利用CFD软件FLUENT对动态水力旋流器的内部油水两相流场进行了数值模拟,计算得到了旋流器内部流场的速度分布特性、压力分布特性与油水两相分布规律。通过数值模拟结果与实验数据的对比,验证了所建立的数学模型和所采用的数值模拟方法,能够对动态水力旋流器油水两相流场进行较为准确的模拟。利用数值模拟方法对动态水力旋流器旋转栅结构进行优化研究,模拟结果表明,在模拟结构确定的过流面积下,采用直板叶片式旋转栅结构,叶片长度为75mm时,可以在流场平稳性、压力损失、液涡强度及分离效率等方面得到最佳的均衡;采用叶片式螺旋旋转栅结构,螺旋升角为60°时,能够在形成足够强度液涡的同时而不损失过大的压力,分离性能要优于其他结构。