电控先导式截止阀作为气体灭火系统中的重要部件,直接控制施放管道中灭火药剂是否喷出,因此,对其开展深入研究对于提高气体灭火系统的工作性能具有重要意义。然而,当前研究存在两个问题:为保证灭火效率,电控先导式截止阀在开度恒定时应具备较大的通流能力,但流量过大时,容易引起较大的工作噪声,因此,其通流能力和工作噪声有待优化;在截止阀开启过程中,响应时间极短,运动特性和流动特性较为复杂,难以通过定量分析为截止阀的设计和优化提供参考。为解决上述问题,本文运用理论分析和数值模拟对电控先导式截止阀的恒定开度流动特性、开启运动特性及流动特性开展了深入研究,并进行了相关实验。主要研究内容如下:1、采用混合网格方法对恒定开度的电控先导式截止阀模型进行网格划分,并分析了网格无关性。运用CFD软件对电控先导式截止阀进行了数值模拟,从流速、压力和阀瓣形状等角度探究了该截止阀的恒定开度流动特性。2、基于恒定开度流动特性分析结果,以提高电控先导式截止阀通流能力、降低工作噪声为优化目标,通过OSF方法构建了样本点,采用Kriging模型拟合的响应面与MOGA算法结合实现了电控先导式截止阀的优化设计,最终令其出口质量流量提高了6.41%,同时,湍流噪声的声功率级下降了3.60%。3、基于流体力学和动力学理论,建立了电控先导式截止阀的开启过程运动机理模型,通过Simulink仿真得到了其开启运动特性,利用动网格技术实现了截止阀开启过程的数值模拟,分析了开启过程的流速、压力以及流动参数等特性,并探究了入口压力对开启运动特性及流动特性的影响。4、搭建了电控先导式截止阀开启运动特性实验平台,通过仿真数据与实验数据的误差对比分析,验证了机理模型和相关仿真分析结论的可靠性;揭示了其开启运动特性随入口压力变化的规律,并与气体灭火系统设计规范的最短施放时间进行对比,验证了该截止阀在多种工况下均具备快速开启性能。本文的研究成果对同类型先导式截止阀的数学建模、仿真分析和实验研究具有参考意义。