球阀是众多常见阀门种类之一,在许多行业中得到了广泛的应用,可调比是球阀设计的一个核心参数,其表征阀门的调节精度大小,市面上V型工程球阀由于机加工工艺限制等因素,最高可调比仅大致为30-50,本课题设计一种超高可调比的异型球阀,并对其进行流体机械常见的空化气蚀、冲蚀磨损等特性进行分析,具体研究以下内容:提出基于球面投影变换及正多面体球面剖分网格法设计计算最优可调比阀芯结构,并对阀芯进行实物设计。根据平面三角形向球面投影的二维-三维几何投影变换对球阀芯切口进行建模,并利用正多面体球面剖分网格法对对等效面积2A进行微元数量n及单元面积Δs的定义求解;紧接着利用MATLAB进行球阀芯建模计算软件开发,以阀门通径半径r和阀杆偏转角度θ作为设计变量,以可调比数值作为目标函数,达到给定任意输入自变量（r,θ）可以自动完成球阀芯计算并建模的目的,寻找并绘制出最大可调比阀芯结构,绘制其固有流量特性曲线,并与典型阀门进行比较,在考虑阀杆驱动力矩,键槽壁厚,所需补偿面,强度支撑等的情况下,对阀芯进行实物设计。建立基于仿生学的贝类生物毛蚶与球阀座结构之间的工程映射,设计基于此的特殊材料工艺的新型阀座结构,并对阀门进行整体设计。对仿生映射进行相似性分析;对球阀不同开度流场模型进行流量、压力特性分析,通过仿真计算可调比值,绘制仿真流量特性曲线;对不同阀座结构参数的空化、冲蚀特性进行了仿真模拟,了解仿生型阀座结构对于气蚀-冲蚀磨损情况的改进程度。使用ISIGHT软件集成三维建模软件Solidworks,网格划分及边界定义软件ICEM,流体仿真软件FLUENT对阀座结构进行优化。进行DOE实验分析各变量对目标函数权重大小;并选用适当内置算法对结构进行优化。利用水液压实验系统搭建不同测试平台,对球阀进行流量特性、空化特性及冲蚀磨损特性的实验性研究。测试实际可调比值,进行不同开度、压差流量特性实验;搭建基于高速相机的空化气蚀图像采集系统,搭建冲蚀实验平台,根据实验结果分析仿生阀座结构对于抗冲蚀的改进程度。