超纯水隔膜阀主要由隔膜、阀座和驱动机构组成,其具有结构简单,密封性能好,耐腐蚀能力强等特点。在超纯介质系统中,超纯水隔膜阀是最常用的阀结构形式。如果因为隔膜的破裂或者失效导致超纯介质被污染或者是泄露,可能会影响整个系统的功能出现障碍,甚至引发安全事故,严重降低超纯介质系统的工作稳定性、可靠性,故其寿命与稳定性对整个超纯介质系统具有十分大的影响。本课题采用理论分析与仿真计算相结合的研究方法,研究了手动调节方式与气动驱动方式对超纯水隔膜阀流量与压力、隔膜受力的影响,并采用多目标遗传算法对隔膜的应力进行了优化,具体内容如下:一、采用流-固耦合与结构应力（Von Mises准则）的方法解析了手动调节方式与气动驱动方式对超纯水隔膜阀启闭过程中流动状态和压力的影响,结果表明:气动超纯水隔膜阀的流量-压差特性曲线的斜率为一个定值,而手动超纯水隔膜阀的流量-压差特性曲线的斜率在99Kpa时出现了拐点,且在99Kpa之前的流量-压差特性曲线的斜率高于99Kpa之后的流量-压差特性曲线的斜率;另外气动超纯水隔膜阀的流量增益线为一个定值,而手动超纯水隔膜阀的流量增益呈现先增大后减小的趋势;在隔膜上升高度相同的情况下,气动超纯水隔膜阀与手动超纯水隔膜阀阀腔内的流量-压差特性的不同,其主要原因是因为隔膜在开启过程中,两种控制方式使阀口处的隔膜形产生的变量不同。二、分析了超纯水隔膜阀的启闭过程中,两种控制方式对隔膜的影响与隔膜失效的主要形式,结果表明:对于低压、小流量的超纯水隔膜阀。流场对隔膜在启闭过程中所受的应力影响较小,隔膜失效的主要因素是机械拉伸所引起的疲劳损坏;超纯水隔膜阀隔膜受到的应力与阀口开度成线性关系,在最大阀口开度状态时应力出现峰值;超纯水隔膜阀在变形区域存在着明显的应力集中现象,且主要集中在隔膜的外表面,在频繁的启闭过程中,可能存在隔膜表面颗粒物脱落而引起介质的二次污染。三、对超纯水隔膜阀隔膜优化采用多目标遗传算法,设定目标参数,对目标参数进行计算、甄选,得到了最优化隔膜的几何参数,使得隔膜启闭过程中的应力变化更加均匀且其最大应力明显减小。本课题研究结果表明:气动驱动方式的阀口流量特性明显好于手动调节阀;在低压、小流量隔膜阀中,流场对隔膜在启闭过程中所受的应力影响较小,隔膜失效的主要因素是机械拉伸引起的疲劳破损,且其最大应力出现在隔膜上下表面,这样极易导致隔膜表面颗粒物的脱落而引起介质的二次污染;另外,基于应力均匀化的优化方案可使隔膜启闭过程中的应力变化趋于均匀,且使其最大应力明显降低。