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随着科技水平的不断提高,尤其是工业的高速发展,人类对油气资源的需求逐渐增加。陆地和沿海地区油气资源的开采进行了很多年,开采技术已经非常成熟,但是油气资源的巨大需求量仍然导致了各国出现了不同程度的油气资源危机。油气资源短缺将会严重影响人们的生产、生活,同时也阻碍着科学技术发展,于是人们将目光投向海洋,海洋蕴藏着大量的油气资源。目前,各国对油气资源争夺愈演愈烈,我国的深海石油开采装备基本依赖进口,欧美等发达国家对我国实施相关技术封锁,自主研发深水油气开采装备已经迫在眉睫。阀门是深水油气开采不可缺少的装备,起着连通和截止的重要作用,关系整个石油开采系统的可靠性和安全性。闸阀具有结构简单、加工制造方便、直线开启等突出优点,在深海油气开采中有着广泛的应用,在众多种类的阀门中,闸阀比较适合用于深水油气的开采。基于深水石油开采的特殊工况,深水闸阀的设计必然与普通闸阀有着诸多不同。本文以现有闸阀结构为基础,结合深水闸阀的使用工况,对深水闸阀的结构进行研究、设计和优化,完成了深水闸阀关键参数设计;深水闸阀阀体内外都存在着高压介质,对其结构强度和密封性提出了较高的要求,本文在完成深水闸阀初步设计后,对密封比压和疲劳强度进行了研究,并针对研究结果进行优化设计;深水闸阀使用的工况复杂,闸阀受到的载荷不仅仅有压力场,而且还存在着温度场,这些都会对深水闸阀使用造成影响,本文对深水闸阀进行热流固耦合分析,在多物理场耦合的条件下对深水闸阀进行研究,针对研究结果对闸阀的结构进行优化设计;深水条件下,闸阀内部流场的压力和速度都较大,而且为气液两相流,易对阀体内壁、阀座、闸板等部件造成腐蚀,对深水闸阀内部构件抗腐蚀的能力提出了要求,本文分析了闸阀在不同开度的情况下阀体内部介质流动情况,并针对得到的结果,提出优化方法并完成设计、验证。