重力分离法经过几十年的不断完善,以其无可比拟的优点在国内外被广泛应用,而重力分离与聚结技术相结合后,很大程度地提高了除油效率,成为当今油水分离领域的研究热点。以计算流体力学模拟软件FLUENT作为研究工具,以梯度式液液相分离器为研究对象,将网格生成软件GAMBIT建立的相关设备的物理模型导入模拟软件FLUENT中进行模拟研究。结合流体力学以及液液相分离器的相关理论,采用标准k-ε模型和多相混合模型,对梯度式液液相分离器内的流场进行模拟,详细分析模拟结果,并对其结构参数进行优化,为分离器内部构件的开发和筛选,提供必要的理论依据,同时也给分离器内部流场的三维数值模拟提供参考。研究结果表明:1)在目前FLUENT提供的模型中,标准k-ε模型和多相混合模型适用于模拟含有不同内部构件的梯度式液液相分离器两相流流场。2)入口构件的加入,不仅能够有效降低入口流体对分离器内部流场的冲击作用,而且使油水分离器内部流场分布比较均匀稳定;上下孔箱式入口构件较其他两种入口构件具有更好的流动特性和分离特性;凹槽式稳流构件的整流效果和预分离作用最显著。3)聚结构件对油水分离的效果影响较大,分离效果较好的聚结构件为斜板式聚结构件。4)分离器的结构参数对梯度式液液相分离器的分离效果产生显著影响。考察斜板的倾角(18°、24°、30°、42°)和板长(300 mm、450 mm、700 mm、900 mm)对分离效果的影响,结果表明梯度式液液相分离器内板倾角和板长存在最优值,分别为24°和700 mm。本文通过实验对分离器的内部构件进行研究,对斜板的表面形式进行了考察,又对分离器内的稳流构件和聚结构件进行了实验研究,最后对分离器的操作参数进行了研究。实验结果表明:1)稳流构件改善了流场的均匀性,对整个流场起到了整流作用;聚结构件的加入对提高油水分离的效果起到很好的作用,其中以多层斜板式聚结构件效果最显著。2)随着分离器入口流量的增大,油水两相在分离器中的停留时间变短,油相出口含油量呈明显下降的趋势;随着入口油水比(即含油体积分数)的不断增加,油相出口含油体积分数也相应地提高。