水管理系统作为闭式循环柴油机的重要组成部分,为二氧化碳吸收器提供源源不断的新鲜海水来吸收废气中的CO₂,与此同时将含有CO₂的废气海水排出舷外。该系统创造了一种以低能耗在高低压环境进行流体转换且不随潜深变化的方法。本文以自由活塞式水管理系统作为研究对象,通过仿真分析和实验验证,从结构形式和控制方法对水管理系统进行集成化设计,使水管理系统更加实用化与工程化。本文的研究内容主要有以下几个方面:根据水管理系统的工作要求,对磁性接近开关的安装位置进行了优化,同时实现三通阀组的自动控制。为适应现有的三通阀组,将原有的自由活塞式转换器进行改进并建立单缸水管理系统试验台架,获取两回路的流量特性曲线,与理论曲线进行对比,证明三通阀组可以作为水管理系统转换阀。针对现有的自由活塞的结构形式,设计一套适应于该活塞的缓冲装置,使活塞在到达止点处进行减速,在Matlab中建立缓冲装置的数学模型并在活塞可能处于的各种环境下对其进行运动特性分析,验证缓冲装置的有效性和稳定性。利用AMESim液压仿真软件建立双缸、三缸以及六缸水管理系统的物理模型,从理论上验证水管理系统的可行性,并为未来的多缸系统试验提供相应的理论依据和参考。由于潜艇对空间布置的严格要求,亦根据水管理系统的集成要求,为了缩短阀组间连接杆的长度,设计新的转换器,同时设计新的四通阀组,提出国内首个六转换器水管理系统的集成化设计方案,最后研究水管理系统与闭式循环柴油机的功率匹配问题。通过以上研究,推进水管理系统的工程实用化进程,对进一步研究水管理系统具有非常重要的现实意义。