在查阅了国内外波涌灌溉技术及波涌灌溉设备发展现状的基础上,针对我国节水灌溉技术发展过程中存在的波涌灌溉设备种类较少、换向阀旋转阻力较大等问题,设计并制造了 一种新型的自压式波涌灌溉换向阀。运用计算流体力学(CFD)原理,基于ANSYS Workbench有限元分析软件平台,利用FLUENT软件完成了对换向阀内部流场的数值模拟及流场分析,提出改进方案,为换向阀的进一步优化设计提供参考依据,对促进波涌灌溉设备的发展和提升我国现代农业装备水平具有重要意义。主要研究结论如下:(1)结合当前波涌灌溉技术和波涌灌溉设备的发展现状,针对我国波涌灌溉设备种类较少、换向阀旋转阻力较大等问题,利用水压的原理完成了一种新型的波涌灌溉换向阀的整体设计,并介绍其工作原理及其关键零部件的结构。(2)建立波涌灌溉换向阀及其内部流场的三维模型,利用FLUENT软件对处于静态工况下的波涌灌溉换向阀的内部流场进行数值模拟和流场分析,并利用流固耦合原理对换向阀的三通阀体和阀片组件结构进行有限元分析。换向阀的三通阀体以及阀片组件结构在实际工作中的位移和应力都很小,在工作中发生的位移均不足1mm,且三通阀体结构和阀片组件结构的最大应力仅为0.13MPa和0.71MPa,换向阀的稳定性具有极大的保证。在位移云图和应力云图下,可以看出换向阀的三通阀体及阀片组件的变形趋势,需在今后的优化设计中采取措施,使结构设计更为合理。同时,由内部流场的速度云图可知,在管道内侧出现最大流速3.83m/s,较进口速度而言,局部流速有所增大。进水口与左出水口的连接部位出现了流速的低速带甚至出现了速度为0的滞水情况。压力云图也说明了该位置存在一定的负压,易造成流体的回流。(3)利用FLUENT软件对波涌灌溉换向阀阀片组件在几个代表性的开度(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)下的内部流场进行数值模拟。通过分析各个开度的速度云图、压力云图等研究换向阀内部流场的流动特性。在整个流动过程中,流体的最大速度出现在密封水环所在的区域以及阀片组件与左右出水口形成的开口附近,此处也为流体冲蚀作用最为严重的区域,并且随着开度的增大,内部流场的流动趋于稳定,且速度梯度逐渐趋于平稳。阀片组件将流体区域的压力分布分为两个明显的分区。在旋转过程中,阀片组件所受的动水力矩上下波动,分别在40°和90°的时候恢复为0,这是由于在旋转过程中产生的两个涡旋的作用力与水压力相互作用的结果。同时,随着开度的增大,左出水口的局部流阻系数逐渐增大,而右出水口的局部流阻系数逐渐减小。在达到90度时,左右出水口的流阻系数大致达到平衡,稳定在4.42左右。