调节阀结构复杂，其流道为双喉喷管，如图1所示。现有研究表明，由阀碟和阀座形成的第一段喷管中，在压比较小时会出现激波和脱流现象；轴对称系统的不稳定性将引起气流的强烈旋转；由阀座形成的第二段喷管也是一个不稳定因素，扩张角过大时会出现脱流和不稳定流动。调节阀内部呈现出复杂的流态分布和变化规律，是典型的非定常复杂内流问题，目前尚不能建立相应的数学模型。因此这方面的科研工作必须以试验为主，有必要建立相应的试验台(工质以空气为宜)进行试验［2］。
国内由于各种原因对流体诱发调节阀振动的问题缺乏研究和试验。国外利用纹影技术进行过二维轴对称模型的可视化实验研究及三元模型试验［2］。但是实际阀门由于流态变化诱发振动的流场并没有显示出来，引起振动的原因没有完全搞清楚，主要是缺乏可靠、有效的测试手段。
流动显示是实验流体力学的一个重要组成部分，它的主要任务是把流体的某些性质加以直观表示，以便对流动获得全面的认识，因而成为实验流体力学中一个长盛不衰的课题。PIV技术就是在流动显示基础上，利用图形图象处理技术的类似做法发展起来的一种新的流动测量技术［3、4］。粒子成象测速法PIV(Particle Image Velocimetry)可用于测量流场各截面上的瞬态速度矢量场。它综合了单点测量技术和流动显示测量技术的优点，克服了两种测量技术的弱点而形成的，既具备了单点测量技术的精度和分辨率，又能获得平面流场显示的整体结构和瞬态图象。这正是我们研究非定常流动所必须的测试手段。采用PIV等先进的实验技术手段进行三元可视化实验与相应的理论研究，更完全地掌握阀门非定常流动的特点和不稳定的机理，以便从根本上消除或减少阀体内不稳定流动的产生根源，提出改进阀门和阀座的优化型线，提高阀门的可靠性和经济性。该研究既具有十分重要的科学意义，又具有重大的经济价值。
2 国内外研究现状
2.1 国内研究现状
早在60年代，我国进行过一些中压和高压汽轮机调节阀的气动试验，不过试验的目的在于得到调节阀的流量、提升力等随升程—压比的变化特性。在此期间，还对引进的调节阀型线作过一些改进［5］。当时由于缺乏测试手段，这些试验并未涉及阀门稳定性的问题。直至90年代，利用简单的试验装置，在核电机组上进行过消声罩调节阀的试验与分析研究［6］。
2.2 国外研究现状
国外不少厂商在70年代后期开展了调节阀流体振动方面的试验研究，如前苏联、法国、日本等研究单位与公司。起初是二元模型纹影仪流谱法，揭示了不同升程及压比时阀内流谱和汽道内激波的位置及变化过程；在小升程、小压比时为高速自由射流，汇集于阀碟下方引起高频振动和噪声；当升程和压比继续增大时，自由射流转变为附着流，由于流型改变和附着表面的变化而呈现不稳定流动，引起几百赫芝的大振幅低频振动。以后发展的三元模型试验，测量阀碟与阀座个别点处压力变动以及阀碟三个方向的加速度值。其方法是在阀碟表面嵌入微型压力传感器与加速度计，通过沿全部表面的积分得到作用于阀碟上的脉动力。
2.2.1 前苏联的研究工作［7］
前苏联以莫斯科动力学院为代表，对调节阀的可靠性和阻力等问题进行了理论分析和试验研究。以球型阀为例，在阀碟和阀座表面上进行了钻孔取压试验。阀门在全升程时，表面压力变化就很剧烈；部分开启时的流动图象更为复杂。为保证阀碟上的稳定绕流条件，曾采取了各种措施，如在阀碟配合直径下部钻孔，但并没有消除汽流脱流的原因，只是力图降低脱流的负作用。这种结构的调节阀1983年使用于K—300—240机组中，设计开度下的阻力低(约为初压的1%)，振动值也低。
2.2.2 法国工业力学技术中心的研究［2］
用球形阀进行二维模型或轴对称模型试验，工质是空气。
超音速射流的长度约等于10至20倍的流出宽度，如图2所示。大于一定升程时射流束沿轴相汇，形成一流层，把下游汽流与阀碟底部产生的孔穴隔离开来。孔穴由于卷吸作用而产生真空，反过来又使流层变形。当真空不能抵抗下游高压流体的渗入时，流层就破裂，于是回复到初始状态。如此反复开始了不稳定阶段。为限制由于射流束汇合而产生的不稳定，要采用带型线的阀碟，使之满足：(1)流动的稳定性；(2)短距离内的有效混合；(3)下游没有任何流体旋转的流动。
(来源：互联网)
