基于对冲能耗与多级流阻的调节阀减压控速机理研究

针对目前迷宫式、多级套筒式等调节阀在高温高压差工况下存在减压控速不平稳、空化严重等问题,提出了一种基于流体对冲能耗与多级流阻复合降压的空间转角蚁穴式多级调节阀,其关键节流元件内部流道由空间转角式多级流阻及对冲式流道两种结构组成,可实现对冲能耗及多级流阻的复合降压.对冲和转角处出现旋涡可进行能量耗散,流体经过一个减压级压力降低一个等级,实现了流体压力逐级降低.通过计算流体力学(CFD)流场仿真,分析了节流元件级间压力和速度随降压级数、不同压力等级的变化规律,仿真结果表明:采用该复合降压结构的对冲流道降压效率为单个转角降压(传统迷宫降压结构)效率的3倍,复合降压效率得到显著提高,采用多级流阻和流体对冲复合降压原理的节流元件在不同级数下均具有较好的线性平稳减压控速调节性能.最后搭建了实验测试平台,对不同降压级数的节流元件的级间压力进行了测试,实验结果与仿真结果具有较好的一致性,验证了理论分析的正确性.