本课题属于江苏省科技支撑计划项目、江苏省高校优势学科建设工程资助项目“核级全程监控智能闸阀关键技术的研发”(项目编号:BE2010116)的研究内容之一。　　 核电闸阀是指在核电站中核岛、常规岛和电站辅助设施中使用的闸阀,是核电站系统中的关键设备。传统的物理样机试验、经验公式设计等方法不能满足当前市场对企业降低开发成本以及缩短开发设计周期的要求。随着计算机辅助设计技术的快速发展,其应用越来越普遍。它能显著降低闸阀的生产成本、缩短开发周期、优化结构性能、提高安全可靠性、增强企业的研发能力与竞争力。　　 本文研究的主要工作及成果如下:　　 1.闸阀主要零件的计算。根据闸阀的工作压力和工作温度,确定闸阀壳体的材质,根据压力—温度额定值标准确定所设计闸阀相应的公称压力PN或公称压力级CLass,最后根据相关标准和参数要求设计出闸阀的主要零件。　　 2.阀体结构的静应力分析和优化设计。利用ANSYS Workbench优化设计模块,建立阀体的参数化模型。经过对其划分网格、施加约束与载荷后进行数值计算,研究阀体的变形及等效应力的大小和分布情况。简要介绍了结构优化方法,选定设计变量、状态变量及目标函数,对阀体结构进行参数优化设计,改善阀体的应力分布,使其结构更加合理。从应力强度设计空间和灵敏度分析可以看出,在指定的设计变量中,D2的变化对阀体最大变形量、最大等效应力及质量的影响都比较大,D5的变化对最大等效应力影响较大,D1的变化对质量的影响较大。优化后得到三种符合要求的方案。　　 3.闸阀的流固热耦合计算。简要介绍了流固热耦合理论,阐述了流场及温度场分析原理,确定了流固热耦合中的数学方程、导热和对流换热的边界条件。在综合考虑各个因素和计算条件的限制下,对实体模型进行了合理的简化,在ANSYS Workbench平台上分别对闸阀开启和关闭状态下主要过流、承压零部件进行分析,研究闸阀在工作状态下的介质流动状态、温度、变形及应力分布情况,进一步地优化阀门的结构。结果表明三种结构的闸阀在工作状态下均能满足应力要求。