氢能的可再生性、制取方式多样、无污染、能量转化率高、能量密度高、储存方式多样等特点让世界各国均将氢能产业作为本国能源战略的重要组成部分。将氢能应用于车辆燃料是能源战略的重要组成部分。氢燃料电池汽车在行驶过程中,高压储氢气瓶中的高压氢气流经管路,在高压氢气减压阀中减压,最后流入氢燃料电池进行发电。如果高压氢气减压阀出现故障,无法将高压氢气减压至氢燃料电池前级压力,将影响氢燃料电池的使用寿命及能量转换效果,甚至可能击穿氢燃料电池,对车辆的行驶安全产生直接影响。因此研究高压氢气减压阀对氢燃料电池汽车的研发十分重要。基于以上背景,本文详细介绍了阀门研究现状和国内外高压氢气减压阀流场研究现状,经过分析建立一种两级高压氢气减压阀内部流场的二维简化模型,应用流体力学计算软件Fluent对其进行研究。首先根据流体力学理论建立该二维简化模型,该模型一级减压采用锥阀形式,二级减压采用平板阀形式。从解决高压差、小流量、极小阀芯尺寸模型计算难以收敛的角度出发提出一种新型迭代计算方法和缩小亚松弛因子提高收敛性方法。由模拟计算结果可知,迭代计算方法可以使计算收敛;缩小亚松弛因子可以提高收敛性,让结果更准确。接着基于上述建立的模型基础上研究入口尺寸、一级阀芯开口量和二级阀芯开口量对两级高压氢气减压阀流量的影响,并找到适用于氢燃料电池大巴的高压氢气减压阀关键参数。同时研究一级阀芯开口量和二级阀芯开口量对两级高压氢气减压阀的压力分布、温度场、速度场和能量损耗的影响,分别从云图和在X方向上的分布图进行分析,确定该阀在可实现减压的基础上其最大速度和最低温度均不会对阀造成损坏,在阀芯处出现极大的能量损耗。最后根据以上分析对两级高压氢气减压阀进行三维建模,详细介绍其组成元件及减压工作机理。通过对两级阀芯结构的阀杆进行静力分析得到弹簧刚度系数的选用依据,应用MATLAB对阀杆动态特性研究为密封圈的选用提供参考。