调节阀是汽轮机的核心控制元件,被用来控制汽轮机组的开、关和功率的改变。其性能直接决定汽轮机能否有效、稳定的工作。在调节阀的使用中,经常会出现因变形引起的滴、漏现象和因振动导致的阀杆断裂、阀座拔起等事故,不仅造成资源的浪费,也会对生产过程的安全、有序进行产生巨大的影响。本文以某型号汽轮机调节阀为研究对象,针对其热变形及振动问题进行了以下研究:首先,对调节阀进行稳态流场分析,获得不同压比工况下调节阀内部流场的详细分布数据;进行流场数据分析、处理,计算调节阀在热流影响下的变形,确定影响热变形的主要结构因素。其次,基于大涡模拟的方法对调节阀进行瞬态流场分析,获得流道内表面的压力脉动时域信息;将时域信息转化为频域信息,获得载荷谱。再次,进行调节阀耦合模态分析,获得调节阀的固有振型和固有频率。然后,通过基于耦合模态的振动分析,研究调节阀在压力脉动激励下的振动和共振问题。最后,基于以上分析的结果对调节阀的结构进行优化,并对改进后的调节阀进行热变形和振动分析。通过与原型调节阀的分析结果进行对比,验证改进调节阀的优化效果。本文在调节阀的流场分析中发现,阀内流体的流动状态与流道的节流作用有关,其中阀座喉部处的型线曲率是影响阀内流体流动状态的重要参数。在调节阀的热变形分析中发现,在开度一定时,调节阀的热变形与流体的流动状态有关。另外,在调节阀的振动研究中发现,流体压力脉动诱发的振动主要发生在调节阀的扩压段及其下游区域,并且低频激励诱发的振动较大,高频激励的贡献相对较小。本文主要针对调节阀的喉部结构进行修改。研究证明:优化后调节阀的热变形和振动均有不同程度的降低。为今后在高温高压环境下,小变形、低振动阀门的设计提供了参考。