工业废油资源化在生态保护、能源资源等方面具有重大意义,是实现我国工业经济可持续发展的重要保证。工业废油资源化的关键环节就是对其进行破乳脱水处理。目前单一的破乳脱水方法均无法满足高效性和经济性要求。鉴于此,考虑通过合理集成两种及以上的操作单元或工艺方法实现乳化液的高效脱水净化处理,提出了一种耦合高压电场和旋流离心单元的双场耦合强化分离系统。针对该系统,本文建立了基于群落理论的双场耦合强化分离系统数值模型,研究了耦合系统中的流场分布及其分离性能,为设计和研制一种高效的工业废油破乳脱水装置提供必要支撑。本文首先探讨分析了群体平衡模型基本理论的应用范围和必要性,总结乳化液滴在耦合场中的聚结和破碎机理;推导乳化液滴在电场和旋流场中的聚结和破碎速率方程,并得到双场耦合作用下的聚结核函数。其次,在考虑液滴聚结与破碎的基础上,结合流场控制方程、电场控制方程和群体平衡方程,利用用户自定义函数编译液滴聚结与破碎核函数代码,建立基于群落理论的双场耦合强化分离系统仿真模型,进而研究操作参数(电压幅值、入口流速和分流比)以及结构参数(溢流管插入深度、溢流管直径和旋流腔直径)对耦合系统的流场分布和分离性能的影响。然后,利用响应面法对耦合系统结构参数和操作参数进行优化。采用Box-Behnken方法设计实验,进行相应的数值模拟实验,并建立不同结构参数和操作参数下的耦合系统分离效率响应模型,得到最佳分离效率条件下的系统结构参数组合和操作参数组合。最后,借助设计制造的双场耦合强化分离装置样机,开展破乳脱水试验,研究不同操作参数对耦合系统中液滴粒径分布和分离效率的影响。结果表明,数值结果与实验结果基本一致,本文所建立的双场耦合强化分离系统数值模型可以准确预测和分析耦合系统中的油-水分离过程。