往复式油气混输泵作为多相介质输送的新型装置,由于其具有排出压力高、油混输气功能强、压缩比大、高效率等优点,被公认为陆地与海上石油天然气混合两相介质的先进输送设备。但是,目前往复式油气混输泵的设计理论不成熟,设计难度极大;单向球阀作为往复式油气混输泵的关键部件,其工作特性直接影响到混输泵的性能及工作可靠性。目前,国内外学者针对往复泵阀开展了一些实验和模拟工作,但大多数是单相液态介质,很少涉及到气液两相流单向球阀的研究。本文针对3DP—60/3.0型往复式油气混输泵单向球阀,以不同入口流量、开启高度、含气率等工况参数,对单向球阀在宏观三维流场进行了数值模拟,揭示了各参数变化对单向球阀内部压力场、速度场和气液两相分布的影响规律;搭建单向球阀实验平台,通过实验数据和模拟结果进行对比,验证数值模拟的可靠性;运用动态模拟方法研究了入口流量、含气率、弹簧刚度、阀芯材质对阀芯运动规律的影响。文章主要工作内容及成果如下:1.建立了单向球阀几何模型,运用Fluent软件,数值模拟入口流量、开启高度、含气率等对单向球阀稳态条件下的影响,并结合实验得到单向球阀入口压力值,实验验证了模拟的准确性。2.稳态工况下模拟数值表明:随着流量的增加,单向球阀压降增加,且增加幅度基本一致,且阀芯尾部旋涡强度增加,旋涡内部气相随之增加,气液分离现象逐渐明显。随着单向球阀开启高度的增加,导致压降逐渐减小,且阀芯尾部气液两相介质分布逐渐变均匀,气液混合度较好,有利于气液混输。3.通过UDF编程控制阀芯的运动规律和动网格的更新,结合Fluent软件分析入口流量和含气率对单向球阀瞬态特性的影响,得到阀芯的运动速度、开启最大位移、内部流场等变化规律。4.对比分析不同弹簧刚度、阀芯材质对单向球阀瞬态特性的影响。讨论并提出了设计时参数选择的基本原则是:弹簧刚度既不能选择过小,这样能确保升程限位器的可靠性,确保油气混输泵球阀的工作寿命;弹簧的刚度又不能选取的过大,以确保其能达到油气混输泵正常工作时所需要的高度。