本文主要研究钻进过程中，固控系统中应用的泥沙分离器，由于泥沙分离器的结构参数和工况条件对其分离效率有很大的影响，通过对结构的合理设计以及对工况条件的合理选择来提高分离效率并降低能量的损耗。　　泥沙分离器的结构参数如：溢流口直径、底流口直径、锥度等变化时，分离效率也随之改变，结构各参数之间存在非线性问题。本文拟采用响应曲面法来解决各个参数之间相互的作用来提高分离效率，并研究给矿压力与固体颗粒之间的浓度变化对分离性能的影响。采用CFD对泥沙分离器中的固液分离进行数值模拟，分析流场变化对分离效率的影响，通过Design-Expert实现数学模型的求解和三维曲面模型的建立，应用响应面法拟合试验数据与参数变量之间的函数关系。　　分析表明：　　（1）分离过程中固相颗粒的浓度过高导致固体颗粒之间的相互碰撞增加、分离效率降低、能耗的增加；　　（2）溢流管插入深度决定泥沙分离器的预分离空间区域的大小，随着深度的增加，致使对分离效率出现先增加后降低的变化趋势；　　（3）适当的溢流管壁厚可降低湍流强度提高分离效率；　　（4）对于直径为100mm的分离器其锥度大约在10°~16°之间，否则会破坏分离的机制，锥度的变化对分离效率的影响近似为抛物线。　　根据响应面法拟合分离效率与结构参数之间的非线性函数方程，并获得以分离效率为目标的多变量函数和变量之间的变化曲面图。对泥沙分离优化后的结构进行数值模拟，可知其压力场分布均匀，压力梯度较小，颗粒更容易进入外旋流而被分离，从而有效的提高内部流场稳定性和分离效率。