本发明提供一种螺旋溜槽断面几何分段优化与组合设计方法，包括：基于实际试验的验证和修正，建立高精度的螺旋溜槽内流场及固体颗粒场计算模型；确定目标工况下螺旋溜槽的结构参数、操作参数及物料性质；对传统抛物线型断面进行区域划分，并利用线段代替内缘和中部的断面曲线；基于响应面分析法设计组合断面几何优化数值试验；利用SolidWorks软件构建不同组合断面几何的螺旋溜槽物理模型；将计算区域离散成六面体网格，并导入至CFD软件进行数值计算；利用Design‑Expert软件对数值计算结果进行响应面优化分析；输出内缘线段和中部线段的横向倾角，最终得到组合断面几何的优化设计结果。本发明能够提高组合断面几何螺旋溜槽的分离性能及其设计效率。