方形分离器的诞生,已有十余年的历史,其间对其性能进行了大量的研究。本文采用数值模拟的方法对带内锥的轴对称进口方形扩散式分离器内的两相流场进行了较全面的研究,包括基本的流场特征、分离效率,并比较了单进口和双进口条件下的分离器流场性能的异同,讨论了分离器内反射锥的几何参数对分离器分离效率和阻力的影响情况,同时进行了方形扩散式分离器内磨损方面的数值模拟。本文使用AutoCAD软件建立几何模型,通过Gambit软件进行网格划分,利用Fluent软件进行模拟计算,采用Tecplot和Oringin软件进行计算结果的显示等后处理工作。对方形扩散式分离器内流场的研究,对气相的模拟计算中采用了雷诺应力(RSM)湍流模型,对颗粒的计算则采用了基于拉格朗日观点的DPM离散相模型。数值模拟结果表明:方形扩散式分离器内的流场是内升外降的双层流动结构,内外层之间有很强的剪切作用。轴向、径向和切向速度总体上都有较好的对称性。方形拐角对切向速度影响较大。反射锥的存在使得其下方的流场速度非常低、静压非常高。本文中给出了两种进口分离器五种典型颗粒的轨迹情况,讨论了流速对阻力的影响,比较了两者的性能。在10m/s进口气流速度条件下,单进口分离器对15μm以上的颗粒分离效果较好,双进口分离器对8μm以上的颗粒分离效果较好。而在同样进口流量条件下,单进口分离器的分离效率稍好,但阻力较大。文中通过改变反射锥的顶部开口直径、底部直径和高度的大小研究了反射锥几何参数对分离器性能的影响,分别研究了其对分离效率和阻力的影响,并讨论了不同几何参数情况下分离器内部的速度分布情况。结果显示,反射锥几何参数对分离器阻力影响不大,对分离效率影响较大。磨损问题是气固分离器中的共性问题。本文最后通过模拟颗粒对分离器不同壁面的碰撞情况讨论了方形扩散式分离器内的磨损情况,初步得到了分离器内磨损相对比较严重的位置,如反射锥外壁面、灰斗及灰斗上部方形段等几个部位,并提出了一些减轻磨损的建议措施和方法。