为完成国家973计划项目“西部煤炭高强度开采下地质灾害防治与环境保护基础研究”,需要设计各类破碎岩石渗透试验系统。以水为渗透剂的破碎岩石渗透试验系统的压力调节是影响试验数据可信性的重要环节。本文在水的粘度特性分析的基础上,借鉴油压阀的结构,设计一种纯水溢流阀,并通过流场分析、静动态试验和局部阻力特性试验验证溢流阀的设计合理性,取得了如下研究成果:(1)分析了用水作为传动介质可能出现的腐蚀、气蚀、噪声、拉丝侵蚀等现象,合理提出纯水溢流阀的性能指标,运用反求设计方法,确定溢流阀进口直径、先导阀座孔径、主阀座孔径、主阀芯直径、阀套与主阀芯配合长度、主阀阻尼孔长度和直径、主阀芯与端盖距离、先导阀芯半锥角、先导阀阻尼孔径、先导阀座孔径,合理选择了主阀芯、主阀座等零件的材料,并加工出满足破碎岩石渗透试验要求的阀门样品。(2)设计了一种既能够进行静动态性能试验,又能够进行局部阻力试验的纯水溢流阀综合试验系统。(3)综合运用Solid Works、GAMBIT和Fluent等软件对主阀道流场进行仿真计算,分析了不同阀口开度、不同进口压力下压力分布图、速度矢量分布图、流线图和湍动能云图的特征,验证了纯水溢流阀设计的合理性。(4)通过调压范围及压力稳定性试验、压力-流量特性试验和启闭特性试验分析了溢流阀的静态性能。(5)通过压力响应特性试验和卸荷特性试验分析了溢流阀的动态性能。(6)通过局部阻力试验,得到了溢流阀压力损失与流量的关系。研究成果可为煤炭高校和科研院所开展各类岩石渗透试验提供压力调节手段。