旋风分离器是气固分离领域应用最广泛的物料回收、烟气净化设备，具有结构简单、性能稳定、适用性强等优点。目前工业应用中，普通旋风分离器对粒径在5μm以下颗粒的分离效率较低，为满足工业发展和环境保护的要求，设计研究出拥有更低能量损失和更高分离效率的高效旋风分离器，具有重要的工程应用价值。　　为了提高旋风分离器的分离性能，改进结构参数，必须深入研究旋风分离器内气固两相流的复杂流动特性。本课题以蜗壳式旋风分离器为研究对象，选择合适的数值分析计算方法，采用计算流体力学软件FLUENT，对其气相流场特性、两相流场特性、颗粒运动轨迹及分离效率进行详细分析。　　主要工作内容和研究结论如下:　　(1)在前人研究成果的基础上，结合蜗壳式旋风分离器的结构特点，得出适用于本课题的数值计算方法:湍流模型选用RSM模型;离散格式设为QUICK格式;压力插补及压力速度耦合分别选用PRESTO格式和SIMPLE算法;气固两相模拟采用DPM模型;颗粒运动选用随机轨道模型。　　(2)研究了蜗壳式旋风分离器的气相流场特性，对速度场分布、压力场分布和湍流结构进行了分析。结果表明:旋风分离器内部旋流是外部向下、内部向上、同向旋转的双旋流;切向速度对颗粒的分离起主导作用，且表现为“兰金涡”分布;由于蜗壳式进口结构的非轴对称性，其内部流场的分布具有一定的非轴对称性，具体表现为分离空间的气旋中心与分离器结构的几何中心不重合;分离空间内压力分布表现为外旋流压力较高，内旋流压力较低，旋流中心处的压力最低;旋风分离器内部存在短路流、偏心环流以及纵向涡流等局部二次涡流;　　(3)在气相模拟的基础上，研究蜗壳式旋风分离器的两相流特性，包括单粒径颗粒和颗粒组的运动轨迹，并重点考察旋风分离器的总分离效率和颗粒的分级效率。结果表明:对单颗粒和颗粒组运动轨迹的追踪，验证了蜗壳式旋风分离器内存在的上灰环、升气管短路流以及排尘口返混现象;旋风分离器对于大颗粒（粒径大于分割粒径d50）的分离效果远优于小粒径颗粒;颗粒的分离效率随着粒径的增加而增加，但增大到一定程度时，分离效率趋于稳定;基于响应曲面法分析了蜗壳式旋风分离器主要结构参数对其分离效率影响的主次关系:升气管直径Dx/D＞排尘口直径Dd/D＞直筒段高度Hc/D，得到了分离效率的优化模型，验证了响应曲面法用于蜗壳式旋风分离器分离效率优化的可适用性。　　本文研究结论为蜗壳式旋风分离器性能分析及结构优化提供参考。