牛奶分离机属于碟式分离机,是乳制品加工的关键核心设备,其核心功能部件分离钵工作转速在7500r/min～12000r/min范围,结构上属于外悬外重心立式高速转子,其分离钵内部的薄层分离离心流场及转子的结构应力问题,是牛奶分离机设计中的关键应用基础理论,开展这方面的研究不论对揭示乳脂的分离机理、分离钵结构优化设计及新产品开发、分离机强度计算及运行安全性均具有非常重要理论价值和应用价值。首先,建立牛奶分离机的二维流场计算域模型并进行结构网格划分,然后在Fluent中对不同转速和碟片间隙下分离钵内流场二维模型进行多相流数值模拟,详细分析流场的速度、压力分布以及轻、重相的分离情况,并以稀奶油的含脂量为特征参数对模拟结果进行试验验证。其次,分析分离钵内各零件的受载情况和接触关系,进行了分离钵整体部件结构静力学应力分析,并利用双目立体视觉非接触应变/应力测试法对分离钵钵壳进行了实测探讨,但由于分离钵结构及其与立轴连接等装配及振动原因,测试的复现性差,故采用模态分析的形式间接对分离钵应力模拟的关键--零件间接触关系的设定进行试验验证,以此来验证应力模拟的可靠性。最后,采用等效件的形式对分离钵内装件进行等效简化,以此来简化分析常用来衡量分离钵强度的钵壳的应力分布情况,并对等效前、后钵壳上各路径的应力情况进行了对比分析。具体结论如下:（1）、分离钵内流场的压力、速度分布都符合离心力场的基本规律,但流体的旋转运动相对于碟片运动存在滞后现象。（2）、各层碟片通道内进料分布不均匀,低层碟片进料量相对要多,且随着转速的提高这一趋势更加突出。（3）、同转速下,碟片薄层通道内进料越多实现轻、重相分离所需的通道越长,转速的提高能缩短物料轻、重相分离所需的通道长度。（4）、在分离机的处理能力范围内,增加物料处理量不会使分离效率有明显的下降,但在超出分离机处理量的情况下继续增加进料量会明显降低分离效率。（5）、碟片间隙的增大会降低分离机的分离效率,且随碟片间隙值的增大而增大,低层（特别是前两层）碟片通道的进料量增加,各通道进料量不均匀现象也更为突出。（6）、通过对分离钵整体部件的静力学分析,得到了内核心零件钵壳、碟片等的应力分布。钵壳在筋条部位的应力集中最为明显。碟片组中两端碟片应力最为集中,整个碟片组中碟片的受力从两端碟片往中间碟片逐渐趋于均匀。（7）、采用等效简化法计算所得的最大应力和最大变形量均小于等效前的,但通过等效前、后钵壳上各路径应力/应变变化对比,发现等效前、后钵壳的应力分布相近,等效简化的方法对简化分离钵有限元强度校核具有一定参考意义。