摘要：高瓦斯矿井在开采前往往采用钻孔施工来抽放瓦斯,以确保开采前瓦斯浓度达到煤矿安全规定的数值。抽放过程中会产生大量的水、煤、瓦斯的混合物,尽管瓦斯可以排放地面,但水严重影响了开采环境。实际中亟需设计一种能将水、煤、瓦斯有效分离的装置,改善采煤工作面的工作环境,并将瓦斯变害为宝,作为能源加以利用。本文首先分析了国内外水、煤、瓦斯分离的技术现状及其三相仿真研究的动态,发现国内目前没有有关水、煤、瓦斯分离器的研究报道。本文试图采用CAD/CFD技术,研究一种煤矿实用的高效的水、煤、瓦斯分离器。本文所做的研究工作如下：(1)采用参数化设计,针对煤矿翻斗车改造,使用UG软件设计了水、煤、瓦斯分离器的初始结构,该分离器具有适应矿井环境,结构简单、操作容易、维护方便的特点；(2)进行了分离性能的研究,提出了采用体积分数来衡量水、煤、瓦斯的三相分离效率；(3)进行了水、煤、瓦斯分离器瞬态流场的仿真分析,分析了水、煤、瓦斯分离器初始结构的流场规律,并计算了初始分离效率；(4)找出了影响性能的关键因素,及其影响规律。参数化仿真结果表明：1)瓦斯出口位置在最靠近进口位置,瓦斯出口较容易从瓦斯出口排出,水出口的排水量大,分离效果较好；2)瓦斯出口直径稍大于进口直径,瓦斯出口排出的瓦斯较多,水出口排出的瓦斯少,分离效果较好；3)挡板位置在靠近模型中部偏右的位置,瓦斯出口和水出口排出的瓦斯变化较小,水出口的排水量较大,整体分离效果较好；4)挡板底边距箱底高度稍低于进口位置高度,进口部分或全部浸没在初始水相中,分离器分离效果较好；5)进口位置高度与挡板底边距箱底高度相同或稍高于该高度,瓦斯出口排出的瓦斯量大,分离效果好；6)进口直径与水出口直径相同或稍大于水出口直径,水出口排出的水较多,瓦斯容易从瓦斯出口排出,整体分离效果较好。(6)针对初始设计模型,根据影响规律,提出了改进设计的模型。该模型分离效率显著提高,达到了水、煤、瓦斯的高效分离要求。本文所进行的研究工作为进一步研究水、煤、瓦斯三相分离装置的分离原理、分离特性提供了理论指导；为其装置的结构优化设计提供了一种切实可行的方法。