空压机在工作工程中，会有油、水等杂质产生。油、水的存在，不仅影响压缩空气的洁净度，而且影响空压机及后续机械部件的寿命，还会造成资源浪费和环境污染。因此，气液分离器作为净化设备在压缩空气系统中起到了重要作用。对于高压空气系统管路中的油水分离，选用了一种惯性式气液分离器。运用CFX对气液分离器的内部流场进行了模拟，预测了分离效率，分析了压力对分离效率的影响，并且通过实验验证了模拟结果。此外，针对分离器内的气液二次夹带问题，提出了优化方案，即在分离器底部增加一挡板，对改进后的分离器进行了数值模拟。结果表明：试验结果与模拟计算结果表现出一致的规律性，即在空压机排水量一定时，压力越高，进气速度越小，分离效率越大，进气速度小于2m/s时，分离效率可达到85%以上；在相同的工况下，改进后的分离器分离效率有了明显提升。空压机自带的气液分离器通常选用旋风式分离器，在旋风式分离器基础上，增加螺旋导流板结构，得到一种新型气液分离器。运用CFX对其进行了数值模拟，分析了该气液分离器在高压情况下的两相流场及分离效率，模拟结果与前人的研究结果表现出相同的规律性。此外，对新型分离器进行了结构优化研究，重点分析了螺旋结构对分离性能的影响，通过比较模拟结果与理论分析结果，说明了模拟结果的可靠性。结果表明：在相同的工作参数下，螺旋圈数为3圈，螺距为25mm的分离器相比于其他结构的分离器效率更高，压力损失更小，分离效率可达到98.5%，压力损失可减小至0.2MPa。