pVTt法气体流量标准装置在气体流量领域的应用极为广泛,其突出的特点是结构简单、测量精度高。目前的pVTt法装置结构中加入缓冲容器,所以对于装置中阀门切换性能的研究迫在眉睫。本文针对pVTt法装置中使用的快速切换三通阀进行了设计与研究。主要内容包括如下几个方面:(1)对pVTt法气体流量标准装置进行概述,包括装置组成、工作原理及特点,同时对三通阀特点以及国内外发展现状进行介绍,最后论述了三通阀在pVTt法装置中的重要作用,说明该研究的意义。(2)依据设计指标对该三通阀进行方案设计,确定其系统参数并分析工作原理和工作过程。利用力学和运动学等公式确定该三通阀元件选型。(3)分析三通阀的每一个结构并得到三通阀两个切换状态的数学模型,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,分析其动态性能,仿真结果表明该三通阀在理论上具有可行性。同时结合仿真结果,分析影响其动态响应的主要因素并进行了总结。(4)使用ANSYS软件对三通阀在pVTt法装置中的工作过程进行仿真研究,在验证网格无关性的基础上,利用动网格技术研究三通阀门切换对pVTt法装置中临界流的影响问题,分析结果表明阀门的切换过程对于临界流没有影响,即表明该三通阀在实际应用中具有可行性,同时验证缓冲容器缓冲作用。(5)最后对快速切换三通阀的重要性能指标之一,即气密性进行实验测试,实验结果表明该快速切换三通阀的气密性良好。同时对于三通阀的切换时间进行测试,开关时间为55ms,基本符合设计要求。