通海阀是潜器的重要控制单元,对潜器的安全有着至关重要的作用。随着深海技术的发展,潜器的下潜深度不断增加,使得传统的黄铜阀门已经难以满足高压工况的需求。因此,为了保证通海阀在深海作业下的可靠性和促进深海技术的发展,进行关于诸如钛合金的新材料通海阀的研究具有重要的理论价值和实际意义。本文以钛合金通海阀为研究对象,分析了钛合金通海阀结构及性能优化研究的必要性,回顾了通海阀的研究现状及阀门数值模拟的研究进展,设计了适合高压工况同时满足加工要求的通海阀结构,并从流道优化和防污性能优化两个方面进行了深入研究。本文主要进行了以下几个方面的工作:首先,根据通海阀的工作特点和钛合金的加工要求,确定了钛合金通海阀的总体方案。考虑钛合金的加工难度,采用了三分式的组合阀体;考虑工作压强的平衡,引入了旁通阀装置;考虑阀门启闭的快速性和可靠性,采用了手动/电动切换的驱动方式。其次,对钛合金通海阀的阀体、旁通阀装置和密封等重要零部件进行了详细设计,并基于ANSYS Workbench对阀门进行了静力分析和预应力状态下的模态分析。分析结果表明,该通海阀的强度、刚度和密封比压均在钛合金材料的许用范围之内,并且在水流作用下不存在共振现象。然后,针对流噪声问题,在对不同开度阀门流场数值模拟的基础上,基于CFD技术,对阀门流道进行了优化设计。仿真结果表明:对流噪声较大的腔部、颈缩处、敏感尖角等部位进行的填充腔部、流线化、圆角化等处理能够达到衰减流噪声的优化效果。最后,针对海洋生物污损问题,在污损机理分析的基础上,基于微弧氧化技术和纳米技术,对钛合金的防污性能进行了优化和实验验证。实验结果表明,电解液中添加的纳米氧化亚铜部分进入微弧氧化膜,并且以纳米颗粒的形式存在;与对照组相比,含纳米颗粒的膜层在微生物附着实验中表现出了更好的防污性能,且其防污效果在一定范围之内与纳米颗粒的含量正相关。本文基于仿真分析和材料实验,研究了一种耐高压、易加工、低噪声、防海洋生物污损的钛合金通海阀门,为新材料阀门的研制提供了理论参考。