梭锥管浑浊流体分离装置（简称梭锥管）是一种新型的分离水沙两相流的专利技术。该项技术具备水沙分离效率高、耗水率低、无需外动力和化学药剂等特点。为了探求梭锥管的动态水力分离水沙机理，进一步优化其结构型式，为其推广应用提供理论依据，本文利用试验研究和理论分析相结合的方法研究了梭锥管内部水沙两相流场和浓度场特征、水沙两相流的分离机理、泥沙运动速度与梭锥管结构参数之间的量化关系及泥沙运动轨迹等问题。试验研究包括水沙两相流场的测试、泥沙浓度分布的测试和水沙两相流宏观流动现象的拍摄。即应用先进的粒子图像测速技术（PIV）测量不同工况下梭锥管和普通装置内的水沙两相流场，揭示了静水和动水条件下浑水含沙浓度不同、处理流量不同时梭锥管内的水、沙二相的运动规律；在梭锥管内不同位置布置采样点，测试静水和动水条件下不同时刻各采样点的含沙浓度，揭示了梭锥管内的泥沙浓度分布规律；应用摄像机拍摄了静水和动水条件下梭锥管内的水沙两相流动的宏观流动现象，得到了水沙混合物运动规律的概化图。理论研究主要包括梭锥管内泥沙运动迹线方程的推导、建立了考虑泥沙粒径和浑水含沙浓度时的泥沙运动速度与梭锥管结构参数之间的量化模型。泥沙运动迹线方程揭示了梭锥管内的泥沙运动轨迹；根据建立的量化模型计算得到普通装置内泥沙完成水沙分离所需的时间是梭锥管所需时间的2.67倍，并随浑水浓度的增加，其所需时间的比值增大。锥圈个数越多梭锥管分离泥沙的速度越快，但水沙分离所需时间不会随着锥圈个数的增加而无限制增加，表明锥圈个数与分离时间存在最优组合。结合试验和理论研究结果，从水沙混合物宏观流动现象、水沙两相流流场特征及泥沙浓度分布特性等角度探明了梭锥管水沙两相流分离机理，为梭锥管的结构设计和运行工况的优化提供依据。