管内智能封堵器作为一种新型的维抢修工具,可在不停输的工况下,通过无线通讯控制其进行管内高压封堵作业。封堵过程中,管内流场各参数会发生显著变化,因此为保证封堵器能够安全平稳地进行封堵作业,有必要分析动态封堵过程中流场的演化规律,并在此基础上对封堵动作进行优化控制。本文首先设计了可用于直径为50mm的管道的封堵器模型,通过机械动力学分析其封堵动作平稳性。根据相似性原理设计搭建实验台,实验模拟不同速度下的动态封堵过程,对实验数据进行了时域和频域分析,得到入口流量变化方程用于修正数值模拟边界条件。在此基础上完成了同等条件下的六种封堵比例的静态模型以及采用UDF的动态模型的三维数值模拟,经过对比数据发现三者之间具有较好的一致性。结果表明在封堵过程中,下游回流区不断扩大,并出现交错分布的漩涡,导致管内出现主频为50Hz的压力脉动,同时上下游压差呈增长趋势,不同封堵速度之间增长速率差距明显。通过分析实验和仿真结果,提出将封堵过程分为快速封堵和缓慢封堵两个阶段的控制策略,并定义了压差随时间的变化率的安全参考值。利用最小二乘法优化得到临界封堵速度函数,通过数值模拟验证,其结果明显好于前两种匀速封堵。