汽輪機(jī)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)通過改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量或流量參數(shù)，從而改變其功率或轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)不同工況的需要。作為汽輪機(jī)進(jìn)汽機(jī)構(gòu)的重要組成部分，調(diào)節(jié)閥的氣動(dòng)性能和安全性能會(huì)對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生直接的影響，因而調(diào)節(jié)閥的設(shè)計(jì)一直以來受到設(shè)計(jì)者的重視［1］。調(diào)節(jié)閥型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受研究手段限制，長期以來以理論計(jì)算和試驗(yàn)研究作為主要的研究手段。由于調(diào)節(jié)閥在不同開啟位置時(shí)，其通流面積不是常數(shù)，而且閥后壓力又隨閥門開度變化，關(guān)系比較復(fù)雜，因此通過理論計(jì)算準(zhǔn)確地得到閥門流量有很大困難，而一些文獻(xiàn)中給出的經(jīng)驗(yàn)曲線通常是針對(duì)特定的閥門型線，其通用性受到限制，且精度和準(zhǔn)確度往往難以達(dá)到要求［2］；而通過試驗(yàn)研究雖可以得出閥門的總體性能，例如流量升程曲線、提升力曲線、閥門損失等特性，但難以了解閥門內(nèi)部的復(fù)雜流動(dòng)細(xì)節(jié)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)手段從模型設(shè)計(jì)、加工、試驗(yàn)到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換直到真實(shí)調(diào)節(jié)閥工作狀態(tài)的實(shí)物設(shè)計(jì)完成，整個(gè)過程不僅周期長花費(fèi)大，而且存在不少的不確定性［3］。

    近年來，隨著計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，采用數(shù)值模擬手段對(duì)其內(nèi)部的復(fù)雜流動(dòng)進(jìn)行研究成為可能。數(shù)值模擬手段不僅可以節(jié)約大量的人力和資金，更可以模擬和捕捉到調(diào)節(jié)閥真實(shí)工作狀況下內(nèi)部流場(chǎng)以及參數(shù)的變化和分布規(guī)律，使設(shè)計(jì)者和科研人員對(duì)其內(nèi)部的復(fù)雜流動(dòng)得到更深層次的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而改進(jìn)其內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，降低流動(dòng)損失，最終改善閥門的調(diào)節(jié)特性及穩(wěn)定性能［4］。

    1 研究對(duì)象

    本文以某型汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥作為研究對(duì)象，通過理論推導(dǎo)并結(jié)合數(shù)值模擬手段對(duì)其進(jìn)行研究。為滿足發(fā)電機(jī)組額定參數(shù)啟動(dòng)時(shí)對(duì)流量微調(diào)的要求，本文調(diào)節(jié)閥閥碟采用梨形閥結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該閥在開度較小時(shí)，流量變化曲率不大，便于進(jìn)行低工況時(shí)的流量調(diào)節(jié)。