旋风分离器内部气-固两相流场是极其复杂的三维强旋转流流动。这给分离器内部的流场数值模拟和实验测量带来了一定的困难。针对分离器内部的这种复杂气-固两相湍流运动，本文采用了标准k-ε模型、RNG k-ε模型和雷诺应力模型(SSG)，利用贴体网格技术，模拟计算了分离器内部流动，并将计算结果与实验数据进行分析、比较。分离器内的固体颗粒运动采用涉及湍流扩散影响的随机轨道模型和确定轨道模型，同时在湍流模型中加入了颗粒影响的源项，在流场计算的基础上，模拟了不同直径的颗粒在分离器内的运动规律及颗粒分离效率，并同理论和实验得到的数据进行了比较。 为了验证以上固体颗粒运动模型及修正的湍流模型，文中给出了颗粒在水平管道和U形撞击式分离器中的运动，比较了不同颗粒轨迹模型的特点及运动行为对流体湍流强度的影响。 实验测量上，本文采用电容层析成象技术测量了旋风分离器内部颗粒的浓度分布，分析了颗粒在分离器锥体部分的浓度分布规律、概率及频谱特性。在二维成象基础上，完成了电容三维成象算法，并将其程序化，用于在线显示三维图像。比较了实验测量得到的三维颗粒浓度分布与计算得到的浓度分布。 本文同时将电容层成象和相关技术结合，采用双层电容传感器测量了旋风分离器料腿中固体颗粒的断面浓度分布，同时得到了固体颗粒沿轴向和周向的二维速度。将速度测量结果和浓度结果结合得到了料腿中固体流量，并同等重计量法结果加以比较。