本文以空间飞行器上的火工分离装置作为研究对象,对其工作过程进行了建模和仿真,进而对它的性能进行了研究,此外还做了设计参数的优化、可靠性设计等方面的工作。主要内容包括:一、将火工分离装置的各个子系统作为一个相互关联的整体来研究,对其各层次的功能、结构、联系、能量及做功关系等方面均有涉及。二、建立了火工分离装置的性能模型。研究了各种起爆方式的机理,利用仿真方法得到了激光起爆方式中激光脉宽、波长、功率、药剂吸收系数对起爆的影响;对于非电隔板传爆系统,研究了爆轰波在不同介质中的传播和透过隔板的衰减规律,给出了爆轰波在各个阶段的计算公式,编制了相应的程序并进行了算例计算。三、对仿真软件的原理进行了介绍,对于爆炸仿真的三种方法:共用节点法、接触耦合法和流固耦合方法,进行了分析。根据本文研究对象的特点,以多物质流固耦合方法为主,结合其它方法,在仿真过程中设计并运用了合适的方法。四、对航天聚能切割分离装置,建立其仿真模型,采用较为合适的材料模型、状态方程和仿真参数,对它的工作过程进行了仿真分析,直观地观察了爆轰波的传递过程、射流的形成过程、射流对钢板的切割分离过程,钢板最后的脆性断裂过程和钢板的破口形状,得出了一些定量的结论,包括射流的速度、切割分离的时间、碎片的速度、能量的大小等等。研究了不同设计参数对聚能切割分离的影响,包括药型罩锥角大小、壁厚、炸高、炸药种类,分别改变设计参数进行仿真,对计算结果进行了比较,得出了优化结论。五、对膨胀管分离装置,建立其仿真模型,采用较为合适的材料模型、状态方程和仿真参数,对它的工作过程进行了仿真分析,直观地观察了爆轰产物的膨胀过程、金属管的扩张膨胀过程、分离板的受力断裂和分开过程,得出了一些定量的结论,包括金属管和分离板的变形量大小、分离时间、应力和应变的大小、速度的大小等等。研究了不同设计参数对膨胀管分离的影响,包括削弱槽的形状、膨胀管的长短比、装药半径等等,分别改变设计参数进行计算,对计算结果进行了比较,得出了优化结论。六、对火工分离装置的可靠性设计方法进行了探索。建立起了火工分离装置可靠性串联模型;对可靠性在各个环节之间的分配方法进行了研究,绘制出了可靠性设计的一般流程图;提出了可以提高系统可靠度的可靠性设计技术,并总结出了可能的失效模式。