随着人类环保意识的不断加深和可持续发展战略的实施,具备环保、高效、节能等优点的水压技术逐渐成为人类关注的焦点。目前,我国煤矿使用的单体液压支柱都是以乳化液为工作介质,对采空区及地下水造成了极大的污染。因此,本文提出了用水代替乳化液,设计一种新型的单体水液压支柱,降低煤矿成本、保护环境、节约能源,对煤矿生产有着重要的实际意义和巨大的经济效益。本文主要完成了单体水液压支柱的结构设计及动态性能研究,首先,针对水介质特殊的理化性质引起的关键技术问题,提出解决措施,在活柱体的外表面每隔300mm处加工一周条形状沟槽微造型结构,这种结构可以很大程度上减少摩擦磨损、有效地改善润滑情况及提高抗震能力。建立单体水液压支柱活柱体的有限元模型,并对其进行静力学分析,得出活柱体的最优壁厚值为8mm。其次,采用Fluent软件对单体水液压支柱的升柱—初撑、承载—溢流及回柱三个工作过程进行支柱内部流场仿真分析。结论显示,单体水液压支柱的流场稳定,且当支柱正常工作时,支柱内腔不会产生气穴与涡流现象,避免了能量的损失与噪声的加剧。最后,在建立单体水液压支柱及安全阀数学模型的基础上,运用MATLAB/Simulink对单体水液压支柱承载—溢流过程的动态特性进行了仿真研究,得出影响单体水液压支柱系统动态特性的主要因素。结果显示阻尼系数越大,超调量越小,系统的稳定性越好,但是系统的响应快速性降低；活柱体截面积越大,支柱的移动速度越小。