本文创新设计了一种机械结构简单、通流能力强、实现精度高的机械自力式恒流量控制阀模型。针对该模型结构,论文分别选用了其结构相近的薄壁小孔和同心圆环的流量公式设计该模型核心构件——阀芯,并运用CFD方法对理论计算得到的两种模型在不同阀芯位移下的流动特性进行了数值模拟。数值模拟采用RNGk-ε湍流模型和非结构化网格SIMPLE算法。通过分析数值模拟,论文确定了以能得到更高控制阀压差—阀芯位移线性特性的同心圆环流量公式作为理论设计依据。通过进一步模拟并分析得到的控制阀压差—阀芯位移曲线,论文不断改进阀芯设计曲线,最终得到了具有高线性度压差—阀芯位移关系曲线的阀芯模型。为进一步验证恒流量控制阀的高精度性能,论文设计改进了恒流量控制阀流量压差特性试验平台。并利用该平台对设计的恒流量控制阀产品模型进行了实验研究,得到了产品模型的流量—压差特性曲线。曲线结果表明该恒流量控制阀能通过线性弹簧实现高精度恒流量功能。实验结果还证实了CFD数值模拟是进行恒流量控制阀优化设计和预测分析的一种可行有效的方法。理论推导与实验研究的结果还表明,改变弹簧弹性系数时,恒流量控制阀的平衡流量值和工作压差范围将按一定规律变化,但对流量控制精度的影响较小。因此,工程实践中可以通过改变弹簧弹性模量值来满足不同工作压差范围和平衡流量值的需求。论文最后总结了40mm口径管路中恒流量控制阀的设计思路,并通过CFD验证将其推广到其他口径,实现了产品系列化设计目标。