旋流分离器在运行过程中,内部强旋湍流会使设备产生振动,设备振动又会引起流场的振荡,而振荡流又进一步作用于设备上使其产生运动。流体与结构的交互使得内部流体的运动规律发生变化,对旋流分离器的工作性能产生影响。本文根据旋流分离器内部流动的特点,建立了一套适用于激光多普勒测速的旋流器实验装置,运用二维多普勒激光测速系统(LDV)对旋流器的二维流场进行测量研究,得到其不同截面下切向速度与轴向速度的分布规律。建立了旋流分离器内流体域和固体域数值计算模型,对非耦合条件下旋流分离器内流场进行数值模拟,对大涡模型(LES)中不同SGS模型进行优选,分析其在旋流分离器三维流场数值模拟的适用性。并将雷诺应力方法(RSM)和LES模拟结果进行比较,结果表明,LES需要较大的计算资源,但具有更高计算精度。在非耦合流场模拟的基础上,对流固耦合界面数据进行传递,基于动网格技术,建立旋流分离器双向耦合计算模型,对振动条件下旋流分离器内耦合流场进行数值模拟。结合LDV测试结果,将非耦合和耦合条件下的模拟结果进行比较,分析耦合条件下,旋流分离器内速度,压力,湍动能,涡量,可解雷诺应力及湍流强度等参数的变化,得到振动耦合对旋流分离器的流场分布规律的影响。本文研究成果为深入开展旋流器耦合流场的研究,提高旋流器内部流场耦合计算的计算精度和计算效率,奠定了基础。可为旋流器内螺旋流的研究、复杂湍流的生成机制及类似流体机械的流固耦合模拟提供理论指导。