迷宫式调节阀是一种具有多级多流路连续阻力阀内件的节流阀,解决了高压差导致的汽蚀、冲刷、振动、噪声等一系列高流速问题,主要用在高参数火电、煤化工空分等装置的高温、高压、高压差的蒸汽管路系统中。本文通过理论公式推导、数值模拟,并结合现场的流量试验数据,对可压缩蒸汽工况的迷宫式调节阀降压机理和流动特性开展研究,主要研究内容及结论如下:(1)迷宫式调节阀降压级数的计算方法研究。通过流体力学和工程热力学知识,结合迷宫流道的结构特点,对液体、理想气体和过热蒸汽在迷宫式调节阀内的节流过程进行了分析,并推导出了针对不同介质的降压级数理论计算公式。(2)迷宫流道的降压和速度控制机理研究。借助CFX软件,对蒸汽流经迷宫流道的热力学及流动过程进行了数值分析,得到:迷宫流道逐级减压的机理在于其连续的直角转弯结构迫使流动方向改变,在“迎汽拐角”后产生了流动分离和不可恢复的压力梯度;而迷宫流道宽度的逐级扩张与可压缩流体的体积膨胀相适应,使得主流区面积增加,有效控制了介质流速。(3)迷宫流道结构参数对降压和流动特性的影响研究。建立不同的迷宫流道几何模型,分析了过度段参数、降压级数、扩张系数、等结构参数及串并联结构对流动的影响,结果表明:过度段长度逐段延长有利于降低流速;降压级数越多,降压性能越好,在降压级数满足要求的前提下,应采用串并联结构的分流作用来降低流速;扩张系数越大,迷宫流道结构突变越明显,因而降压能力越强,但扩张系数过大,流道内的漩涡区面积也增大,对流速的控制作用影响不大,在扩张系数选择时应在1.12≤r≤1.23的范围内取较小的值。(4)迷宫式蒸汽调节阀的内流场及流量特性研究。对实际的迷宫式蒸汽调节阀内流场进行了数值模拟,结果表明:迷宫套筒承担了调节阀的大部分压降,阀腔区和调节阀出口区的流动差异是必然的;用数值模拟方法测算的流量系数和流量特性曲线与实验值基本一致,误差在工程允许的范围内,故在调节阀设计之初,可以用数值模拟来测算调节阀的流量特性。