涡流管是一种能够同时分离出冷热气流的新型能量分离装置，由于其结构简单可靠、设备紧凑、无运动部件、制造运行成本低廉等特点，同时又具有制冷、制热、分离、抽真空等多方面功能，在科学研究和工业等诸多领域得到愈来愈广泛的应用。尽管涡流管结构极为简单，但是发生在涡流管内的能量分离效应却极其复杂，至今没有一种精确的理论能够从本质上解释其效应。涡流管问世以来，涡流管及其相关效应的理论价值和巨大应用潜力，越来越受到国内外专家的关注。根据涡流管能量分离过程特点，依据热力学第一、第二定律建立了涡流管不可逆过程的熵增模型和内部气流运动过程的热力学模型，采用熵产分析方法对涡流管内各热力学过程中的技术功与损失进行了定性分析和定量计算，获得了过程热力学参数随冷气流率变化的函数。分析了涡流管内的流动过程，建立起内部过程的流动数学模型，从速度场的变化推导出内部冷热气流分离的温度表达式和压力场表达式。结果表明，涡流管内气流温度场和压力场的分布主要由速度场决定，而速度场又与冷气流率，入口压力以及结构参数有关。针对涡流管内气流的实际运行特点，确定了一套适合于涡流管数值模拟的计算方法，并用此方法对涡流管内的能量分离过程进行了数值模拟，清晰地勾勒出一幅涡流管内流场的全景式“图画”，获得了管内总温、静温与动温的分布规律，并与实验值进行了比较，二者吻合较好。结果表明，利用数值模拟结果获得的流场和温度分布规律能较好地反映涡流管能量分离过程的本质现象，从而证明了该数值计算方法的合理性。