轴流式止回阀作为长输管线和动力源装置出口处的关键零件,具有流阻小、噪声低、平稳的运行性能、良好的密封性以及启闭迅速等优点而被广泛使用。轴流式止回阀开启过程要求短时间内迅速开启,且全开状态下流阻小;止回过程要求快速节流缓慢关闭,阀瓣对阀座冲击力小,抗水锤能力强。目前轴流式止回阀的研究进程缓慢,完善的设计体系尚未形成,综合性能还有待提高。本课题在现有轴流式止回阀基础上,利用数值模拟的优势,通过结构优化实现了启闭过程和减阻两大性能的提升。主要进行了如下研究。(1)针对轴流式止回阀止回过程阀瓣对阀座产生较大的冲击问题进行优化,在现有结构基础上添加一个缓冲装置,对阀瓣的止回速度进行控制,降低对阀座的冲击,然后对优化前后轴流式止回阀启闭过程进行动态模拟。结果表明:安装缓冲装置后阀瓣的运动速度在一定范围内得到控制,而且其开启性能与安装前基本一致,完成优化。(2)综合文丘里效应、椭圆簇法和阀体流道型线计算式对全开状态下轴流式止回阀内部流道结构进行了优化设计,详细阐述了设计过程,确定了设计过程中对结构影响较大的三个变量参数及其范围。(3)对确定的三个变量参数及其范围进行正交试验设计,得出不同变量参数对应不同结构的所有组合模型。运用三维软件建立所有组合的三维模型,然后对模型进行适当简化,通过流场仿真软件对所有结构组合对应的全开状态下轴流式止回阀进行数值模拟,得到正交试验设计所有组合的压降值,再对结果进行方差分析,得出每个变量参数对压降值的影响显著性大小。(4)三个变量显著性大小确定后,可知其中一个变量参数对压降值影响不大,将其进行单因素确定,再对其他两个因素进行正交试验设计、建模和流场仿真,得出结果,将所有结果进行Biharmonic样条插值,得到压降值最小值对应最优结构参数。结果表明优化后轴流式止回阀流阻系数比优化前降低38.21%,实现轴流式止回阀的减阻设计。