采用传统驱动装置的截止阀存在着执行机构庞大、运行能耗高、启闭响应慢等问题,先导式截止阀作为新型截止阀结构,对于改进阀门驱动方式、改善阀门启闭特性有显著的作用。由于阀门在管路系统中的安装受到管路整体布置和系统对流动控制要求的制约,本文提出了一种适用于垂直管线的先导式截止阀结构。对于这种新型的结构,其基本工作原理、运动元件的受力情况、阀门启闭特性等均缺乏系统的研究,为此,本文基于CFD方法,建立了阀门的三维数值计算模型,针对阀门的流场分布、阀门动力特性、阀门的开启动作以及弹簧刚度选择等方面进行研究,主要研究内容与成果如下：1、建立垂直管线用先导式截止阀的三维几何模型,针对该阀门选用合适的离散格式、离散方程处理方法、边界条件和介质物理性质,基于k-ε湍流模型对阀门进行数值模拟研究。2、针对阀门开启过程中的主要动力——压差力,分析其与入口流速、出口静压以及阀芯小孔直径之间的关系,结合对流场的分析探讨不同因素对压差力的影响规律和影响方式。在此基础上建立压差力与入口流速、小孔直径的定量关系,为不同工况条件下阀门动力的计算和阀门结构参数的选择提供有效的指导。3、针对不同开度下的阀门进行稳态数值模拟研究,分析不同开度下阀门的压力场分布、开启动力,初步探讨了阀门的开启过程；建立阀芯运动方程,根据运动方程编写UDF程序定义阀芯的移动过程,实现对阀门开启过程的瞬态模拟；研究了阀门的不同开启方式以及弹簧刚度对阀门开启特性的影响,在此基础上提出基于瞬态模拟结果选择弹簧刚度的方法。4、建立阀芯受力平衡方程,结合瞬态模拟的结论与压差计算公式,推导弹簧刚度选型公式。通过数值模拟的方法验证公式在不同边界条件、不同阀芯小孔直径情况下的准确性与适用性,为弹簧刚度的选择提供系统有效的指导方法。本文研究成果对于垂直管线用先导式截止阀的结构选型、工程应用具有重要的指导意义和学术价值。