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阀门作为压力系统不可分割的一部分,广泛应用于核电、石油、化工等领域。但阀门设计多参考经验值,且阀门成型后进行的基于实验室环境下实验验证,与实际工况存在偏差,导致阀门在实际应用中无法达到预期的设计效果,甚至在某些工况下造成阀门失效引发生产事故,因此对阀门实际工况下的动态特性展开研究对保障阀门的安全运行以及阀门的性能优化具有重要意义。然而,阀门实际工况下的动态特性并非仅与阀门本体有关,同时受其上下游管道系统的影响,因此必须建立包括阀门、管道和容器等在内的系统级模型对阀门的动态特性进行分析和预测。但由于阀门及其连接管道、压力容器等组成的压力系统存在空间跨度大、时间跨度大以及流固耦合等复杂特征,现有的研究手段面临计算成本高、运行时间长等问题,无法建立面向阀门动态特性的精确高效系统级模型,因而难以深入、精确的分析阀门的动态特性。针对这一问题,以压力容器-管-阀门（Reservoir-pipeline-valve,RPV）系统为研究对象,针对传统特征线法（Method of characteristics,MOC）在压力系统瞬态模拟中存在压力波的衰减和耗散问题,提出了一种基于非均匀网格的自适应特征线法（Adaptive method of characteristics,AMOC）;基于自适应特征线法和计算流体力学方法（Computational fluid dynamics,CFD）,构建了一种高效精确的变维度系统级模型;结合实验结果对该系统级模型进行验证,并基于该模型对阀门的动态特性和RPV系统的瞬态响应进行分析。主要研究内容如下:（1）为了改善传统特征线法在内插过程中引入伪波,导致压力波在压力系统各部件间传播时存在衰减和弥散的问题,提出了一种基于非均匀网格的自适应特征线法,该方法通过非均匀自适应网格配置策略（Non-uniform adaptive grid configuration strategy,NAGS）对计算区域进行预处理和网格划分;使用非均匀网格插值和线性分段插值并存的模式处理压力系统不同工况下的瞬变流问题;通过正-逆推求解法（Direct-Inverse Marching Method,DIMM）实时追踪波动点的变化。此外,通过对比AMOC法和传统MOC法的预测结果发现AMOC法在处理系统内的陡波问题时具有明显的优势,可以显著提高算法的适用性和灵活性。（2）结合自适应特征线法和计算流体力学方法的优势,提出了一种基于AMOC-CFD模型面向阀门动态特性研究的变维度高效建模方法。该模型将压力容器和管道等结构简单的系统简化成零维和一维模型,但保留关键部件（如阀门）的几何特征,建立二维或者三维CFD模型。通过预测交界面处流场的分布情况,不仅实现了不同维度子模型间的数据传递和嵌入耦合,而且提高了压力系统瞬时流动过程中压力损失的模拟精度。通过AMOC方法的NAGS网格分配策略实现不同子模型间的时间步协调。此外该模型对计算数据进行实时存储,实现了压力系统各部分间的协同快速计算。（3）以容器-管道-球阀（Reservoir-pipeline-ball valve,RPBV）组成的液压系统为研究对象,构建了流体介质为水的AMOC-CFD变维度高效模型,得到了主动式阀门关闭过程中压力系统的瞬态特性,以及压力波动在系统中的传播规律,并研究了关阀时间、边界压力脉动等对RPBV系统瞬态流动特性的影响。结果表明:基于AMOC-CFD模型的RPBV系统瞬态模拟结果相比于全CFD模型具有98.03%的精度,且节省了85.64%计算时间;核心部件的高保真模型可以有效提高系统瞬态模拟的精度,仅依赖经验公式的全MOC模型的瞬时模拟结果误差较大;系统流固耦合频率与系统上下游边界的波动频率相近时,会引起压力波动的共振,导致系统内压力波动的峰值显著增加。（4）以压力容器-管道-弹簧式安全阀（Reservoir-pipeline-pressure safety valve,RPPSV）组成的气动系统为研究对象,结合弹簧式安全阀运动部件的一维质量弹簧阻尼系统动力学模型,构建了流体介质为气体的AMOC-CFD变维度高效模型,并搭建了气动试验台测试安全阀快速开启和关闭过程中阀门的动态特性以及压力系统的瞬态响应,对AMOC-CFD模型进行了基于实验结果和全CFD模型模拟结果的验证,研究了弹簧刚度、管道长度、管道直径等对阀门动态特性的影响。结果表明:基于AMOC-CFD模型的阀盘动态特性预测结果相比于实测数据达到97.72%的精度,且相比于基于全CFD模型的模拟结果计算时间节省了75.33%;弹簧刚度和管道长度均影响安全阀的灵敏性,随着阀门关闭所需时间的增大,系统内压力波动对阀门动态特性的影响更为明显,安全阀面临的不稳定风险增大;随着管道长度的增长,阀门关闭后有沿程压损恢复导致的阀前压力明显升高,并在某些情况下影响阀门的回座,因此管道长度不宜过长。通过上述研究工作,本文形成了容器-管道-阀门压力系统的变维度高效建模计算方法,大幅提高了系统级分析的仿真计算效率,揭示了压力系统内各部件间的流固耦合规律,发现了弹簧刚度和管道长度对阀门动态特性有明显影响,为系统的探索阀门的失效机理提供可能,并为压力系统的研发和优化设计提供基础。