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传统的油水分离旋流器主要是利用油水的离心力不同,从而导致油滴和水滴径向运动方向的不同来实现快速的分离,但随着油田聚驱、三元复合驱等驱油技术的逐步扩大应用,采出液粘度逐渐升高,乳化严重,分离效果受到很大影响。因此,提出了将磁场引入旋流器,实现离心力场与磁场耦合作用下旋流器的高效分离,相应的设计了磁芯水力旋流器。其主要由旋流器及安装在旋流器中由若干线圈绕成的磁芯组成。磁芯中的线圈按一定顺序排列后可提供磁场并对旋流器内的固体磁性颗粒施加指向旋流器中心的径向磁力。其中,固体磁性颗粒是人为的以连续进料的形式添加到油水混合液中的,由亲油型高分子材料包裹磁性材料复合而成,其密度、粒径与油相接近。在分离过程中,磁性颗粒同时受到离心力和磁力,因此这些磁性颗粒能够通过与油滴的接触和碰撞作用来“携带”或“推动”油滴朝向旋流器中心运动,最终实现油水的高效分离。对磁芯旋流器的分离原理以及磁性颗粒及油滴的相互作用情况进行了理论分析,初步建立了有无磁场条件下磁性颗粒及油滴的受力模型,从理论上确定了通过磁性颗粒携带或推动油滴的方法来提高分离效率的可行性。以流体速度作为分析对象开展了PIV测速试验,结果表明,待测截面上的速度云图、矢量图及沿Y轴方向的速度变化曲线等模拟结果与测试结果基本吻合,一定程度上验证了模拟的可靠性。基于理论计算开展离心力场与磁场耦合下的数值模拟。模拟结果表明磁性颗粒是否受磁力以及受到磁力的大小均对旋流器的分离性能产生明显的影响,并得出了该结构旋流器分离性能最佳时磁性颗粒所受的磁力为7.5×10-8N,此时,效率由无磁场时的75.1%提高到98.1%。在对磁芯旋流器的处理量进行优选时,发现当处理量Qi为4m3×h-15m3×h-1时具有较好的分离效果;当分流比F为30%左右时,该结构的磁芯旋流器在溢流油相浓度相对较高的前提下具有较高的分离效率。通过室内PIV测速试验和数值模拟分析发现磁芯水力旋流器对油水分离效果具有明显的改善作用,为油水旋流分离器在分离方法和结构设计上提供了新的思路。