近6年来,我国每年职业病病例维持在2~3万例,其中尘肺病病例均在2万例以上,占比达84%以上。导致尘肺病的主要因素为呼吸性粉尘,它能抵达人体呼吸道深部及肺泡区域。尘肺病最为严重的行业为煤炭开采及洗选业、有色金属矿采选业等。煤矿井下呼吸性粉尘排放浓度连续在线监测是预防尘肺病的关键,要求呼吸性粉尘分离器必须能够实现连续分离且满足《呼吸性粉尘测量仪采样效能测定》(MT394-1995)标准,现有呼吸性粉尘分离器很难实现呼吸性粉尘的连续分离。因此,开展呼吸性粉尘连续分离技术及分离器的研究对粉尘职业危害预防具有重要意义,同时为企业和监管部门对尘害治理效果提供技术支撑。本文分析了传统惯性冲击分离技术、陶析式分离技术、旋风分离技术和虚拟冲击分离技术的原理、国内外现状及对应分离器在连续分离条件下存在的问题,结合呼吸性粉尘连续分离的现实需求。借鉴传统惯性冲分离技术理论完成虚拟冲击器初步设计,通过数值模拟结果修正原始结构尺寸,使分离效能满足MT394-1995。据此加工实物样件、搭建实验系统、开展分离效能测试。通过研究得出以下结论:(1)虚拟冲击器能实现呼吸性粉尘的连续分离。(2)通过数值模拟得出虚拟冲击器气相场的速度、动压、静压、湍动能和湍动能耗散率在径向基本呈轴对称分布,粒径2.2μm的分离效能为85.98%、粒径3.9μm的分离效能为70.88%、粒径5μm的分离效能为47.25%、粒径5.9μm的分离效能为25.31%、粒径7.1μm的分离效能为4.73%,5个粒径的分离效能误差均小于5%。(3)根据数值模拟的结构尺寸生产虚拟冲击器样件,采用气溶胶实验测试虚拟冲击器分离效能,得出粒径2.2μm的分离效能为93.85%、粒径3.9μm的分离效能为69.21%、粒径5μm的分离效能为47.34%、粒径5.9μm的分离效能为31.27%、粒径7.1μm的分离效能为3.12%,5个粒径的分离效能误差均小于5%。