调节阀又称控制阀,是工艺管路中的最终控制元件,在各个行业中有着广泛的应用。随着市场的快速发展,调节阀的需求量在不断的增加,同时对调节阀产品的要求也越来越高。而现有的调节阀在应用过程中存在着诸多问题,如泄漏大、易堵卡、流量系数小、调节范围小、振动,啸叫等等。这对调节阀的发展是一个很大的制约。本论文就是从调节阀的整体结构出发,分析调节阀的内流特性,找到影响调节阀动态特性的关键因素,这对调节阀的发展有着重要的理论意义和实用价值。本文所做的主要工作有：(1)通过介绍调节阀的发展历史以及国内外的研究现状,分析出我国调节阀存在的问题,进而确立本课题研究的主要内容、技术路线及创新之处。(2)介绍调节阀的结构原理,通过对流体力学中伯努利方程分析可知,调节阀在实际工况中相当于一个局部阻力可变的节流元件。文中简化并推导出调节阀流量方程,并根据其固有流量特性(快开、线性、等百分比、抛物线)的分类,推导不同流量特性下的阀口过流面积与流量之间的关系式。(3)通过三维建模软件对所设计的套筒式调节阀内部流场进行建模,并通过CFD仿真软件FLUENT对套筒式调节阀的内部流场进行数值模拟。通过仿真结果与理论计算值对比,分析调节阀的流量特性。在理想状态下计算的可视化结果中,当调节阀的阀口处于全开状态时,阀口过流面积大,阀芯前后的压力损失比较小,进出口之间的压力变换比较平缓,相对流速较小；当阀口过流面积减小时,流阻增大,阀芯前后的压力损失也相应增大,阀口处的流速增加,流场中涡流和空穴现象出现的几率明显增多。(4)套筒式调节阀在动作过程中,由于介质是直接作用在阀芯上的,这样就会使得阀芯承载的不平衡力明显增加。当阀芯设计中采用平衡孔后,介质通过平衡孔进入阀芯背面,即阀芯上下两个容积腔沟通,阀芯所受的不平衡力明显减小。为研究调节阀的动态特性,本论文首先通过理论分析,将带平衡孔的套筒式调节阀模型进行简化,建立数学模型,推导出调节阀在工作点附近的动态特性；其次,通过Fluent动网格技术进行仿真研究,模拟调节阀在开启、关闭过程中的动态性能,得到阀口开度与阀芯受力变化曲线图；最后,通过调节阀流量实验台与动态性能测试仪的结合使用,得到调节阀开启、关闭过程中动态性能曲线。将理论计算、仿真结果、试验数据进行对比,分析调节阀开启过程中振动的原因,并提出了降低噪音、振动的解决办法。
