深海热液、冷泉活动以及其他底层水体在研究海底地质活动、极端环境独有生态系统、全球气候变化等方面具有重要的意义。近年来，研究者在采样纯度、样品气体组分保存能力、序列采样能力等方面对深海水体的采样作业提出了更高的要求。目前，国内外已开发了多种多样的水体采样装置，这些采样装置虽然通常在某一方面具有较为突出的优势，但是深海的环境十分恶劣，现有的许多采样装置不能很好地满足上述的需求。
　　本文以通流式深海水体序列采样机理为研究对象，以较高的采样纯度、较强的样品气体组分保存能力、灵活的序列采样能力为设计目标。本文在国内外相关研究成果的基础上提出了一种基于通流式序列采样机理的采样通道形式以及配套的工作模式，并以此为依据提出了立式与卧式两种通流采水器设计方案。对通流式采样中目标样品与预充纯水之间的液-液高效驱替的机理进行了研究，运用数值仿真方法研究了立式采样腔的采样腔形状、采样速度、密度差以及卧式采样腔的入口位置、采样腔形状、倾斜度等因素的作用。针对立式方案与卧式方案，本文分别设计了一种拨盘拨杆机构与不完全锥齿轮机构，能够对多个采样通道进行高效控制的序列触发。基于本文研究的高效驱替机理与序列触发机构设计，开展了两套通流式深海水体序列采样原理样机研制工作，并分别进行了触发机构的动作试验，采样通道的密封性试验以及驱替性能试验以验证机理研究与设计方案的可靠性与可行性。
　　通过以上工作，可以得到：
　　采用通流式的采样通道形式与配套工作模式可以有效地控制采样速度，减少死区残液、交叉污染，有助于样品的纯度的提高。合理地利用目标样品与预充纯水的密度差可以提高驱替的效果，在立式与卧式两类采样腔的设计中都应尽量将重液的入口布置在下方，出口布置在上方，则在低速时，可以产生明显的分层现象，从而提高驱替的效率。在高速时，密度差以及出入口位置等因素对驱替性能的影响不显著。因此，对于喷发速度较慢的热液、冷泉口，或者密度与纯水差异较大的样品，应使用低速的采样速度，不仅有助于避免杂质的混入从而有效提高样品的纯度，还有助于加强驱替过程中的分层现象，提高驱替效率。而其他情况下都可以使用较高的采样速度，缩短采样作业流程。卧式因为总体结构紧凑，有条件选用更大的高径比，驱替性能较优。拨盘拨杆机构结构简单，安装要求较低，同时启动与脱离较为平缓，最高仅需要约3倍球阀阻力矩的电机输入力矩，但电机需要双端输出，所需力矩有一定波动，入口、出口球阀各需要一套触发机构，配套带传动机构体积较大。不完全锥齿轮机构传动比稳定，机构简单，一套机构即可同时控制入口球阀与出口球阀的开闭，但对加工和安装要求较高，由于省去了减速机构，需要最高8倍球阀阻力矩的电机输入力矩，电机只需单端输出。两套样机的成功研制与试验证明触发机构可以顺利动作，采样通道具有千米级的密封能力，驱替所需时间满足实用需求。总体上，卧式方案在精简结构大大缩小整体体积的同时，在触发机构与驱替性能上略优于立式方案。
　　综上所述，本文对通流式序列采样机理的研究可以很好地指导采样装置的设计，根据本文的设计方案所试制的两套原理样机，在避免吸入周围外界海水，抑制序列采样中的交叉污染，提高采样纯度方面具有一定优势，同时，具备10MPa级别的气密能力，且具有四条通道的序列采样能力。本文的研究内容与成果为深海水体的研究提供了一定的技术支撑。