随着我国航天事业的不断发展,航天器追求可靠性、安全性等综合性能也在不断提高。管路分离机构作为航天器分级脱离过程中的一种重要分离装置,其作用是在对接时接通管路并且确保管路下方有符合要求压力和流量的推进剂介质供应、分离时自动断开管路并密封两端管路。然而,现有管路分离机构面临着实现分离力的结构方式过于复杂、介质流经分离机构的阻力损失大和分离过程中滑块受到的介质力过大等问题,都会对管路分离机构的工作和性能产生重大影响。因此对管路分离机构结构优化和性能提高就显得尤为重要。本文以某固体运载火箭液体推进主姿控动力系统中新设计的管路分离机构作为研究对象,结合流体动力学知识和数值分析相关理论,利用专业的CFD软件Fluent对分离机构内部流场进行数值模拟研究,基于此,对结构进行优化分析,最后对分离机构进行可靠性研究。首先,运用Creo建立分离机构三维模型,经简化处理后对流域进行抽取和网格划分,通过对分离机构内部流场稳态数值计算,确定了介质从插座流入、插头流出的流阻和内部流场分布较合理;通过调整插头弹簧的尺寸与位置、插头滑块和插头弹簧底座的旋转位置,对比分析了调整前和调整后不同速度入口下内部流场、流阻以及滑块所受到的液动力情况,确定了调整后、三种装配中第一种方式比较合理;最后通过试验对比分析了调整后的分离机构流阻特性情况,误差范围均控制在5%以内。其次,利用Fluent动网格技术和用户自定义函数(UDF)分别单独对分离机构的插头和插座进行由全开状态到闭合的动态数值模拟,通过对插头和插座滑块闭合过程进行分析,得到了不同时刻插头和插座内部流场压力和速度分布,以及滑块运动规律和受到的介质作用力情况。再次,针对前述分析结果,分别对分离机构插头和插座滑块进行结构优化分析。采用二阶多项式响应面模型建立插头滑块性能参数随叶片数量n和纵向倾角?变化的近似模型来对其性能展开研究,结果表明n为9和?为0.80rad时滑块结构较为合理;插座滑块采用在滑块轴线45°方向上开有5个Φ3mm均匀分布通孔来对比研究其性能情况,结果表明改进滑块有效地改善了闭合过程中出现的封闭腔现象。最后,对管路分离机构进行故障模式、影响和危害性分析(FMECA)以及可靠性预估,针对分析结果提出相关建议;此外对分离机构进行可靠性试验验证。