水力旋流器是矿业领域常用的高效分级设备,长期的运行实践中已经发现,通过底流排矿角度可以估计水力旋流器的分级性能。另一方面,作为一种流体机械,水力旋流器的内部运行流场特征是其宏观分级性能的根本原因。然而,底流排矿角度与水力旋流内部流场特征的关系仍未被深入阐明,导致利用底流排矿角度来辨别水力旋流器的分级性能还缺少理论基础。此外,底流排矿角度与水力旋流器关键工作参数间的数学关系还未被详细描述,利用底流排矿角度来定量调控水力旋流器工作参数、进而优化其分级性能的工作还无法精确开展。本文以固液水力旋流器为研究对象,采用计算流体力学工具,通过数值仿真模拟得到的旋流器结果与实验数据进行对比,结果的高度吻合表明计算流体力学方法在旋流器的研究中有较高的可靠性。对比分析了水力旋流器在不同排矿角度下其内部流场特性,讨论了伞状和绳状排矿状态下颗粒以及液相的运动行为,并通过实验探讨旋流器不同操作以及结构参数对分级结果的影响,主要研究结果如下:采用Fluent 15.0为计算工具,通过选择合适的计算模型在四种不同的给矿条件下展开对旋流器不同排矿角度的对比研究,结果表明:旋流器的排矿角度与内部流场参数之间具有对应关系;伞状排矿状态下,旋流器内部存在空气柱,并且压力与分布形式类似,而当转变为绳状排矿时,负压区域也上升为高压区域,同时沉砂口区域出现高浓度区域,内部空气柱也将消失;相比于伞状排矿,绳状排矿状态下具有更小的切向速度、湍流强度以及更小的零速包络面。对旋流器操作和结构参数展开分级实验结果表明,旋流器结构参数一定时给矿浓度越低、粒度愈细、给矿压力越大,愈易促进旋流器伞状排矿;同时旋流器操作参数一定时,角锥比越小,锥角越大,愈易过渡到绳状排矿。最后在试验数据以及现有的模型基础上,通过回归分析建立新的旋流器排矿角度预测模型为θ=2.437 ×（Du/Dc）^-0.061（D_o/D_c）^0.126Re_i^0.276λ^-1.559（tan β）^0.005。