本文介绍了多相分离技术,包括过滤分离、惯性分离、沉降分离和离心分离技术,分析了这些分离技术的分离原理、分离特性和发展现状。主要研究了旋流分离技术,对旋流器内流场、离散相受力、各部分结构参数对分离性能的影响、应用以及局限性进行了分析。阐述了三相旋流分离技术能够在有限的空间实现三相分离一体化的优点,介绍了其研究现状。基于使两个串联旋流器一体化的设计思想设计了一种气液固三相分离旋流器。应用三维建模软件NX UG和计算流体力学软件FLUENT对三相分离旋流器的初始模型进行网格独立性检验,确定建模方案,得到旋流器的模型。在模型结构优选设计时把旋流器的参数分为两部分,共设计两个正交试验表。应用这两个正交试验研究脱气圆柱段长度、脱气锥段锥角、气相溢流管伸入长度、气相溢流口面积、螺旋流道升角、螺旋流道横截面积、除砂圆柱段长度、除砂锥段锥角、液相溢流管伸入长度和液相溢流口面积对气固两相分离效率的影响规律和影响程度。同时,通过对比初始结构和优选后的结构研究分析了旋流器的气相体积分数分布、固相体积分数分布、压力损失分布和速度分布。介绍了PIV试验系统的流程及主要试验设备。在PIV试验时旋流器内流体采用单一水相,通过数值模拟验证了该方法的合理性。以数值模拟得到的优选结构为模型,对气液固三相分离旋流器进行PIV试验,得到旋流器内的速度分布,研究了旋流器内的循环流、内旋流和外旋流分布。介绍了室内试验的试验方案和试验系统,并通过对气液固三相分离旋流器进行室内试验和数值模拟分析,得出气相溢流管伸入长度、脱气锥段锥角、流量、气相溢流分流比和底流分流比对液相溢流口压力损失、气相分离效率及固相分离效率的影响。