重庆地区有着丰富的水资源条件,为江水源热泵技术在重庆市的应用提供了得天独厚的自然资源条件。然而,通过分析长江水质发现,江水含砂量大大超过水源热泵机组对水质含砂量的要求,其它水质指标均能满足机组对水质的要求。因此,如果采用重庆段的长江水作为水源热泵系统冷热源,首先需要解决江水的含砂量问题。本研究针对长江重庆段在夏季细砂含量高、不易直接作为水源热泵水源的问题,应用数值模拟方法,开发新型、高效、运行经济的旋流除砂器,以满足热泵机组对水质水量的要求。在对旋流除砂器的分离机理进行分析研究的基础上,构建了旋流除砂器中液固两相流的湍流模型。应用数值模拟方法,研究旋流器中切向速度、轴向速度、径向速度、静压、动压等参数的分布特性,利用相间耦合的随机轨道模型对旋流器内的颗粒运动行为进行模拟,通过对颗粒运动轨迹的分析,寻找颗粒相运动行为和流场之间的相互影响关系。采用数值实验,就旋流除砂器中液固两相流的入口速度、砂粒浓度、砂粒密度、以及柱段直径、溢流管、入口段和锥体结构对分离性能的影响进行了分析与研究。通过对数值实验结果的对比分析,设计了分离效率较高的新结构旋流除砂器,并论证了此新型结构的可实用性。该结构入口段水平内侧10°;锥段内插入400mm的中心固棒;并在溢流管内壁加上六片斜板,斜板长、宽、厚度分别为80mm,7.5mm,1mm,斜板沿着溢流方向垂直向上,沿着壁面倾斜60°。在最佳入口速度为15m/s,砂粒体积分数为10%的条件下,该新结构对4微米砂粒分离效率可提高到60%,溢流生产能力提高到20m3/h。