以揭示泵阀的失效机理,提高泵阀的使用寿命为目的,从泵阀关闭引起的冲击疲劳磨损和阀隙流场中的冲蚀磨损两方面出发进行研究,对完善泵阀的设计和改善泵阀的失效提供了理论支撑:(1)构造出描述阀盘关闭阶段的简化模型,建立泵阀动力学模型,完善了对泵阀的运动特性的描述;构造出泵阀冲击过程的有限元动力学模型,完整地分析了泵阀的冲击特性,提出一种有效减缓应力集中的结构改进方案;重点研究泵阀冲击时产生最大应力集中部位的受力特征及其影响程度,提出基于应力集中影响的钻井泵阀无冲击工作条件。(2)分析、简化了阀隙流场,建立流场数学模型并通过CFD分析得到了阀隙流场的分布规律;设计出钻井泵阀实验模型,利用PIV技术对泵阀阀隙流场的分布进行实验研究,得到阀隙流场在不同锥角阀盘和不同阀盘升距时的流速分布和涡量分布,归纳出阀隙流场速度和涡量的分布特点;通过对各工况最大流速和平均流速的图表分析,得出阀隙流场流速与阀盘锥角、阀盘升距的总体规律;分别采用空心玻璃微珠和荧光粒子作为示踪粒子做了大量试验,特别是通过采用荧光粒子作为示踪粒子,解决了流场弧面边界折射反光和气泡反光影响,丰富了PIV实验手段,对弧面边界流场的PIV流场分析做出了有力的探索;结合摩擦学相关理论,进一步揭示了泵阀工作过程中由于冲蚀磨损和磨粒磨损而诱发泵阀失效的机理。