涡流管是一种能够把压缩气体分离成冷热两股气流的设备,具有结构简单,工况稳定等优点,广泛应用在天然气分离、除水以及低温制冷等方面。近年来迅速发展的计算流体动力学方法(CFD)为涡流管内复杂涡旋流动的研究提供了新的手段。本文提出在涡流管内添加“X”型导流片和拉瓦尔管这两个部件使其进气方式改为轴流式,并采用目前CFD领域内热点研究的大涡模拟方法(LES)进行数值模拟。首先,对涡流管的能量分离现象进行理论上的分析与讨论。然后,对传统径流式涡流管的结构参数进行理想优化选择,并据此结构参数建立相应的物理模型,利用GAMBIT软件进行网格划分,运用大涡模拟方法(LES)对径流式涡流管进行数值模拟;主要分析了其速度场与压力场,并且得出的分析结论与前人保持一致。接着,在涡流管结构参数相同的情况下,在管内添加“X”型导流片改其径向进气为轴向进气,利用大涡模拟方法(LES)对其进行数值模拟,得出“X”型导流片可使管内气流产生高速旋转运动;当固定“X”型导流片到进气口的距离d,得出叶片夹角θ为60°,120°时气流旋转运动效果最好;当固定“X”型导流片叶片夹角θ,得出距离d为20mm时旋转运动效果最好。最后,在管内同时添加拉瓦尔管和“X”型导流片,运用同样的方法对其进行数值模拟,得到其使气流产生旋转运动的效果不明显。