控制阀接受标准控制信号（模拟、数字），将控制信号变成相应的机械位移（如直线、转角等），改变
调节阀、风门、挡板等的流通面积，从而达到对被控对象参数（压力、流量、温度、液位等）的控制目的，保证过程控制系统连续、有效的正常运行。
随着电子计算机的迅猛发展，CFD
数值模拟的优越性越来越明显，具有成本低及能模拟较复杂或较理想的工况等优点。己逐渐成为工程设计的一个很重要的辅助手段。所有涉及流体、热量、分子输运等相关现象的问题，都可以通过计算流体力学的方法进行分析和模拟。CFD已在很多专业领域获得广泛应用，从化工行业到飞机制造业，从汽车工业到环境科学，都有成功应用CFD的例子。国内已较多地采用CFD方法来模拟水轮机尾水管、柴油机进气道、发动机冷却水、离心压气机流道、叶轮内部的流动、泵站进出水流道的流场等，已被大量工程实践证明是有效和可靠的。在
阀门行业中，如电站调节阀的设计及优化，液压锥阀、大口径环喷式
流量调节阀、ATS调节阀等方面已应用CFD数值模拟计算，发达国家在产品的研究开发中已运用数值模拟为主，进行设计方案预选，再以较少量试验来校核确定方案，CFD方法在产品设计中的应用使得产品的结构设计更趋于合理。
一、调节阀结构及流道模型
本文采用某一型号
套筒调节阀，公称通径为200mm，总长为1000mm。流体从左端流入，右端流出，通过调节阀芯的行程，可以改变套筒的流通面积，从而实现调节流量的目的。
利用三维建模软件，根据流道的几何尺寸和与套筒的装配关系，对流体流过的通道进行三维几何建模，针对不同开度分别建模。调节阀开度为90%的几何实体模型如图1所示。
二、网格划分
将三维几何实体导入前处理软件进行计算前的处理。确定计算域后，用前处理软件对其进行非结构化网格划分。在本算例中，流道网格划分可采用四面体网格，划分后网格数为18万左右。调节阀开度为100%的流道网格划分如图2所示。设定进出口的边界条件分别为压力进口和压力出口，针对不同开度进行同样的网格划分操作，得到不同开度下的网格文件。
三、定常流动的数值计算及与试验结果比较
将前处理软件导出的网格文件读入FLUENT后，选择求解器、求解方程及模型（选用适合于工程问题的k2ε标准湍流模型）、设置流体物性为水、设置边界条件、进行流场初始化、设定控制参数、定义迭代次数等操作就可以得出求解结果。
1、开度100%时流场模拟
对进出口压差为146.5kPa条件下，取该调节阀的全部流道和对称面进行分析，研究其内部的流场分布情况。
流道对称面上压力云图与速度等值线图如图3和图4所示。
从图3可以看出，进出口压力较为均匀，分别为146.5kPa和0左右，进出口压差较大，流道的压降主要用于克服调节阀前后的阻力。
从图4可以看出，进口流速比较均匀，出口流速分布不是非常均匀，大约都在3m/s左右。由于管道进口处与出口处直径相等，进出口平均流速相当。水流流至套筒窗口，根据连续性方程，流通面积急速下降，速度达到最大值14.7m/s，此时的压力也随之迅速降低。
2、不同开度的试验研究
所建模型的调节阀，经与协作单位协商，已做过
流量特性试验，试验装置示意如图5所示。
试验装置主要由上游节流阀、温度测量装置、流量测量装置、取压孔、下流节流阀等5部分组成。针对不同开度共做23次流量测试，试验数据如表1所示。
3、模拟与试验比较分析
对开度为100%进行不同工况的
流量系数进行计算，其进出口压差、流量及流量系数K
V的计算数据如表2和表3所示。
从表2和表3可以看出，计算所得流量系数K
V与试验所得的结果误差相对较小，这说明计算结果是可靠的。
计算结果与试验数据的压降2体积流量曲线见图6，从对比曲线可以看出两条曲线的趋势是一致的。从该流量曲线也可以看出，体积流量随着进出口压差的增大而增大。
4、理想流量特性模拟与试验对比
调节阀的流量特性是调节阀的最重要的指标之一，前面的计算分析是在调节阀前后压差变化的情况下进行，也就是对实际流量特性进行模拟，在前后压差不变时得到的是理想流量特性。取前后压差为4000kPa，针对不同开度进行数值模拟，计算结果如表4所示。
将不同开度下流量模拟所得的流量特性曲线和试验所得的进行比较，得到对比曲线如图7所示。
从图7可以看出，数值模拟曲线和试验曲线基本吻合，趋势完全一致。所建的阀门流道模型是可靠的，模拟计算结果与试验所得结果都表明该阀门为等百分比流量特性，在对数坐标图上为一近似直线。通过这二条曲线的比较，可以直观的看出计算所得该调节阀的流量特性基本真实的表现了其理想流量特性，证明稳态情况下CFD数值模拟的准确度大大地优于理论计算，且比试验更加简单便捷，对于指导阀门关于流量特性的设计有重要的指导作用。
四、结论
1、通过数值模拟，得出套筒调节阀的内部流场的三维可视化结果，为调节阀的设计和流道优化提供可靠的详细依据。进一步对流道中旋涡部位进行流道优化，对降低流体流过调节阀的能量损失，提高能源利用率等具有十分重要的意义。
2、在同一开度下，流量随着进出口压降的增大而增大。
3、相同的压降下，阀门开度越大，流量也越大。压降主要是在节流处前后完成的，而在压降相等的情况下，阀门开度越大，流通面积越大，因而流量也越大。
4、如给定相同的流量，则阀门开度越大，所需的压降就越小。由连续性方程可知，阀门开度越大，则流通面积越大，而流量为常量，则所需流速越小，因而用于转化为速度能的压损也越小。
参考资料
（1）明赐东。调节阀计算选型使用（M）。成都：成都科技大学出版社，1999。
（2）朱荣生，付强，李维斌，等。基于混合模型的离心泵叶轮内汽蚀两相流的CFD分析（J）。中国农村水利水电，2006（8）：1253。
（3）赵远峰，王邦文，喻振华。离心油泵的CFD数值模拟（J）。机械制造与自动化，2006（6）：1172120。
（10）陶正良，蔡定硕，严春雷。电站调节阀内流场的三维数值模拟及实验研究（J）。工程热物理学报，2003，24（1）：63265。
（11）徐克鹏，蔡虎，崔永强，等。大型汽轮机主汽调节阀的试验与数值分析（J）。动力工程，2003，23（6）：278522789。
（12）王艳珍，于兰英，柯坚，等。水压锥阀流场的CFD解析（J）。机械，2003，30（5）：20222。
