随着汽车环保问题的日益重视,汽车尾气的排放限值越来越严格,三元催化器(TWC)的清洗与修复成为人们关注的焦点。清洗过程对所用控制阀门的性能要求高,普通先导式活塞截止阀的耐腐蚀性和开启性能难以满足工艺需求,影响了整体装置的清洗效率与质量。本文针对企业实际需求,以提高先导式活塞截止阀开启性能为研究目标,根据连续性方程、能量守恒方程等建立原先导阀的数学模型并进行理论分析以及公式推导,得出影响阀芯动态特性的主要因素,进而提出改进阀芯结构方案并对数学模型进行修正;针对阀芯改进方案以及主要影响因素,利用AMESim软件建立原先导阀以及改进型先导阀的动态仿真模型,对其进行动态仿真分析研究,验证改进方案开启性能的优越性;同时建立原先导阀以及改进型先导阀的数字样机,利用动网格技术对先导阀芯开启的临界状态进行流场仿真分析研究,进一步验证动态仿真分析结果的准确性与可靠性;最后通过试验手段验证了动态仿真和流场仿真的可靠性,以及相关结构参数对阀芯运动特性影响规律的正确性。通过上述研究,得出了改进型先导阀的数学模型,创新性地提出导流系数的概念与表达式。研究结果表明改进型先导阀相对原先导阀,其主阀芯所受压差作用力较大,开启时间缩短了5.62%;根据阀门的工作状态,导流槽截面形状优选为半圆形,导流槽分布优选为4均分;且当导流面积占据阀腔面积百分比为6.28%时,阀门的开启性能最佳。