初期雨水污染严重,目前已经成为城市水环境污染的主要原因之一。本文在城市初期雨水水质特征分析基础上,借鉴国外的流体动力旋流分离技术,结合传统旋流分离技术和颗粒沉淀分离,设计了高效旋流分离装置,并通过旋流分离小试试验,考察了旋流分离装置对于不同粒径硅土颗粒的去除效果。并进一步利用Fluent软件对装置内部的流场进行了分析。试验结果表明,本研究设计的旋流分离装置对于平均粒径为140μm的硅土颗粒,旋流分离去除效率可以达到70%,对平均粒径80μm的颗粒,去除效率可以达到40%。平均粒径为80μm的硅土配水旋流分离批次重复试验表明,该旋流分离小试装置具有良好的稳定运行效果。对设计的旋流分离小试装置进行了几何建模,模拟结果表明,旋流分离装置内筒旋流运动形态发展不充分,内筒和外筒中流速都较低,从进口到出口处,装置内部静压逐渐降低,不同进口流速下的流场分布没有明显差别。本文又进一步对旋流分离小试装置的设计进行了改进,并利用Fluent软件对改进后的旋流分离装置进行了模拟分析。结果表明,当进水管直接与内筒相切连接时,流体旋流运动速度明显得到提高,增加了内筒中旋流运动效果;增大内筒和筛网高度比后,内筒中旋流运动形态更加明显,而且流体动能得到较好的衰减。旋流分离试验和模拟研究表明,该旋流分离小试装置的最佳结构参数和运行参数如下:内筒和外筒直径比为2:1,内筒和筛网高度比为3:1,装置水力停留时间为90 s。