旋风分离器是一种常见的气固多相流分离设备。其结构简单,无运动部件,能在高温、高压、高粉尘负荷等恶劣环境下正常工作。现已广泛应用于能源、化工、环境等诸多领域。提高旋风分离器的分离效率和降低压降一直是旋风分离器技术研究和开发的目标。而旋风分离器的优良性能取决于合适的结构尺寸。优化分离器的结构尺寸是提高其性能的途径之一。本文采用实验以及数值模拟研究方法对旋风分离器的高度和筒体直径进行研究。增加旋风分离器的高度可以提高分离效率并且降低压降。然而,过度的增加高度则会导致分离效率的急剧下降。实验和计算流体力学（CFD）模拟结果表明,在排尘口处增设稳涡器可以避免分离效率下降的风险,而分离器的压降则会持续减小。一般情况下,旋风分离器的最大效率高度应与自然旋风长密切相关。而由于旋风分离器的高度过高使得旋涡尾端收缩并进入分离空间时,颗粒会发生严重的返混,导致分离效率下降。研究发现,在排尘口安装稳涡器时,旋涡尾端可以被稳涡器抓住,从而减少颗粒的返混。同时,稳涡器的引入还可以加强二次分离能力,使返混的颗粒被再次捕获,从而保护效率。二次分离的强化既可以来自中心轴向速度的滞流,也可以来自内旋流切向速度的提升,但是强行延长自然旋风长使其超过自然长度并不能显著提高效率。旋风分离器的筒体直径D可以同时影响分离效率和压降。实验和计算流体力学模拟结果表明,当入口进气量Qin和入口气速Vin一定时,存在一个最大效率筒体直径,分离器的压降则随着筒体直径的增大不断减小。本文采用数值模拟手段分析了筒体直径变化后分离器的内流场,结果表明,颗粒的返混逃逸是基于排尘口返混量和分离器二次分离能力的平衡。当筒体直径较小时,二次分离能力较强但旋涡尾端位于排尘口附近造成大量的颗粒返混从而导致效率下降。随着筒体直径的增大,旋风分离器的自然旋风长不断增长,相比于低筒径的分离器,排尘口处颗粒的返混较少但分离器内的二次分离能力被大大减弱分离效率亦会降低。筒体直径较小时,颗粒的短路逃逸主要受短路流体积流量的影响,筒径较大时则主要受入口处颗粒浓度的影响。