旋流器在工作时往往会受到内外部流场,以及设备的影响产生结构振动,结构振动会对旋流器内部流场产生影响。槽道流动和圆管轴向流动的研究表明,壁面周期振动能取得较好的湍流减阻效果,而壁面周期振动对于旋流器内这种圆管螺旋流场的减阻性能目前还不明确。本文以单锥型旋流器为模型,采用大涡模拟方法进行数值模拟,大尺度涡通过瞬态N-S方程直接求解,小尺度涡应用湍动能输运亚格子模型(KET)处理,近壁区采用完全求解模式,得到流场速度分布规律,将数值模拟结果与实验数值进行对比,验证了模拟方法的正确性。进而对其壁面施加周期性振动,计算不同T+下壁面周期振动的湍流减阻率,分析整体及局部的速度、脉动速度均方根、雷诺应力等的分布规律,以及振动壁面对旋流器内螺旋湍流流场的减阻特性。设计外加水槽的振动壁面旋流器内流场PIV测试实验装置,依据大涡模拟得出的振动T+范围,对不同雷诺数和T+的振动壁面旋流器内流场进行PIV测试。结果表明,壁面振动能使旋流器内的轴向速度,径向速度增加,且对称性变好;涡量,雷诺应力减小,壁面振动对旋流器螺旋湍流有一定的减阻作用。为了提取到准确的流场时空演变特征,对PIV测试实验数据进行了POD分解(Proper Orthogonal Decomposition),提取各阶模态下的流场的流动特性,结果显示,POD分析仅利用少数个低阶模态,就能获得流场中最主要的特征,并获得相应特征结构的含能量。在各种T+值下1阶模态均为主模态,振动使主模态的动能比增加,6阶模态以后,随着T+的增加动能比逐渐增加,振动对高阶模态产生了较大影响,减小了2-8阶模态的动能比变化梯度,在一定程度上抑制了速度脉动。本研究通过数值模拟和PIV实验的方法,得出了能实现旋流器内螺旋流湍流减阻的T+范围,可为振动工况下旋流分离器内流特性及分离机理的研究提供理论基础及依据,同时也为振动壁面圆管螺旋流减阻性能研究及复杂湍流的研究提供借鉴。