迷宫式调节阀的节流特性依赖于节流碟片流道结构,合理设计节流碟片可以有效改善调节阀性能。提出一种适用于节流碟片流道优化的设计流程,基于流体动力学理论与数值仿真方法,结合NSGA-Ⅱ多目标优化算法,实现节流碟片流道的三维结构优化设计。以节流碟片流道中流体最高速度和流量为优化目标,流道的几何尺寸作为输入量,将计算流体力学与NSGA-Ⅱ算法联合,获得了优化后流道三维结构集合。优化设计的节流碟片结构可以有效降低流体的最大流速并提高流量,改善流道的流动特性,为相关流体传动元件的设计提供参考。

迷宫式调节阀具有独特的迷宫式盘片结构,在减缓或避免旁路系统中出现汽蚀、闪蒸、振动和噪声等不利影响时起重要作用。然而,盘片结构也会导致阀内流场变化复杂,流动损失加剧。介绍迷宫式调节阀的工作原理,建立调节阀仿真模型,通过流量系数和质量流量验证仿真模型的准确性。对不同阀口开度下的气动特性进行分析,并利用熵产率及熵产率体积分数对各开度下损失进行量化研究。结果表明:随着开度的减小,阀内速度整体呈减小的趋势,但压力并未呈线性变化;阀内低频段的速度波动,可能是导致阀内噪声和流致振动的重要原因;高损失区域主要集中在迷宫盘片的通流区域,而损失随着开度的增大呈规律性增大。

迷宫式调节阀是超（超）临界机组直流锅炉给水旁路系统中重要部件，迷宫流道的类型和结构参数是设计迷宫式调节阀的关键，直接影响阀门内流场的分布。本文基于传统分流式和对冲式流道的流动特点，提出了一种新型碟片结构，通过CFX软件数值模拟，研究新型碟片结构在不同结构参数下阀门内流场的分布特性。结果表明：新型碟片结构具有较好的流量特性和流阻特性，流通能力优良，能够满足阀门的工作要求；碟片结构参数中，随流道深度增加，出口平均压力降低，流量和出口平均速度均呈增加趋势；随流道倒角增大，流量和出口平均速度增加，出口平均压力减小，并会使部分区域出现空化现象；随对冲流道宽度和进口宽度、出口宽度增大，流量增大，出口平均压力和速度呈下降趋势；流道深度及流道倒角对流场影响较大，对冲流道宽度和...

为了研究迷宫式调节阀的流量特性，利用CFD方法对其内部流场进行了模拟，得到流场中压力和速度分布，计算流量系数并得到流量特性。模拟试验结果表明迷宫流道结构能达到均匀降压，调节阀流量特性为线性，符合预期目标。

针对某特定型号的迷宫式调节阀，用SolidWorks建立其三维实体模型，通过布尔操作取其内部流场作为研究对象。应用CFX方法对调节阀内部流体流动特性进行仿真，得到该阀内流场流动的三维可视化结果。根据仿真结果分析迷宫式调节阀内部流场的流动特性，得到在阀芯不同开度下该阀的理想流量特性曲线以及相同开度下压差和质量流量之间的关系曲线，为后续研究新的阀门、阀门故障诊断以及阀门流场优化等研究提供很重要的参考。