旋风分离器作为一种重要的气固分离设备,在工业中得到了广泛应用,尤其是在石油化工、燃煤发电和环境保护等行业。但由于实验条件有限,前人的研究往往涵盖范围不足,且相似模化分析简化太多,影响其精准性。所以本文采用数值模拟方法,对基准旋风分离器和新型高效低阻旋风分离器内部气相流动规律进行相似模化研究,得到如下结论:(1)随着入口气速、温度和筒体尺寸的变化,基准旋风分离器的无量纲切向速度和无量纲轴向速度的分布形态几乎不变,而无量纲径向速度分布复杂,并没有良好的规律性,只能近似看作原点对称分布。在相似模化准数关联式中,引入了相似准数弗鲁德数Fr,建立了反映能耗的新的关系式,能更好地预测基准旋风分离器的压降,从而指导工业应用。(2)在基准旋风分离器的基础上,以高效低阻为目的,设计了新型旋风分离器。它采用不同的入口结构,增加了分离器的筒体高度,改用分流型芯管,还在灰斗结构中采用了锥形过渡段。但由于分流型芯管沿周向开了若干槽孔,所以在建立模型时必须要考虑壁厚和槽孔的影响。(3)新型旋风分离器内部气相流动分布与基准型十分相似,都具有内外旋流、上下行流的特点,二者分布形态一致。但是,新型旋风分离器的旋流强度大大降低,旋流稳定性稍有下降,旋流轴对称性大大提高,自然旋风长大大增长,旋流沿轴向衰减程度大大削弱。由于采用分流型芯管,气流沿着槽孔进入芯管内部,与从芯管底部进入的气流互相掺混、影响,导致芯管内部旋流方向与分离空间中旋流方向相反。(4)随着入口气速和结构尺寸的变化,新型旋风分离器流动的无量纲切向速度分量和无量纲轴向速度分量的分布形态几乎不变,但是在靠近芯管位置时,由于受到气流沿槽孔进入芯管内部的影响,分布形态会剧烈波动。而无量纲径向速度分量较为复杂,没有良好的规律性,只能近似看作原点对称分布。(5)对于新型旋风分离器,与基准旋风分离器压降分析方法一样,引入了弗鲁德数Fr,建立了新的相似准数关系式,提高了其精准性,从而为原型的设计提供更加科学、可靠的依据。新型旋风分离器的压降曲线关系图与基准型一致,也间接验证了引入弗鲁德数Fr是可靠的。