随着油田开发的不断深入,以及某些地层胶结疏松,生产压力过大,石油采出液的含砂量在逐年增加。目前,水力旋流器被广泛应用于石油采出液的除砂工艺中,并表现出优越的性能。为解决石油采出液的除砂问题,本文设计了自增压型动态水力旋流器。通过采用合理的进料、出料以及旋流发生结构,使其具有良好的分离效率以及一定的增压能力,保证流体在旋流分离单元不产生压力降,同时能够为下游单元操作提供一定的能量输入。本文使用三维造型软件Pro/E建立了自增压型动态水力旋流器的三维几何模型,采用Fluent前处理软件Gambit对三维模型进行了网格划分,依据RNG k-ε耑流模型,借助流体分析软件Fluent对旋流器的单相流场和两相流场分别进行了计算。在单相流场的计算和研究中,分析了整机流场的三维分布,并将其与传统静态旋流器的流场进行了比较,其结果显示自增压型动态水力旋流器的单相流场分布合理,与设计构想相一致。设备的增压性能主要是由溢流出口叶轮来实现的,故本文重点探讨了溢流出口部分结构对设备压力性能的影响。本文分析了合理的溢流出口管安放形式,结果表明方形截面管切向放置时设备的压力性能最好；本文提出了两种降低溢流出口部分压力损失的方案并对其可行性进行了论证,其结果显示这两种方案在本文设备的特定结构形式下并不适用；本文还研究了溢流出口叶轮外径对设备增压性能的影响,结果表明增大叶轮外径能够显著提高设备的增压能力。本文计算了操作参数对设备压力性能的影响,得到设备压力性能与电机转速、分流比以及进料流量之间的变化关系。在对两相流场的计算研究中,本文得到了颗粒在设备中的运动轨迹,其与静态旋流器中颗粒的运动轨迹相吻合,这说明本文中旋流器的设计是合理的,能够实现固-液两相的旋流分离。通过计算不同粒径颗粒在设备中的分离效率,得到设备的分离粒径d50约为43μm,分离极限d98约为80μm。本文用Rosin-Rammler分布对实际砂粒的粒度分布进行描述,并对实际颗粒在设备中的分离性能进行了计算,其分离效率约为92.1%。以上计算表明,本文所设计的自增压型动态水力旋流器流场分布合理,具有良好的分离性能和增压性能,能够满足实际工业生产的要求。