由于我国石油资源匮乏,煤矿资源相对丰富,且煤液化技术可实现煤的清洁、高效利用和石油替代,是缓解我国能源危机的有效途径。煤液化调节阀是煤液化工艺系统中的核心元件,常受到严重的空化和空蚀/磨损,缩短了其使用寿命。因此,本文采用理论分析、数值计算和实验研究相结合的方法对煤液化调节阀的空化流动现象以及轴向和径向流场分布特性展开了研究。针对调节阀空化流动现象的理论研究,分析了调节阀的节流原理和流量特性。通过对拟研究调节阀流量特性曲线的数值模拟和理论公式计算,得出其流量特性属于抛物线型,流通能力随开度增加而增加。基于CFD的基本数理模型和建立的调节阀计算模型,仿真获得了调节阀内部的流场特性。搭建了实验和空化图像采集系统,采用流场可视化技术,对空化形态进行捕捉。通过图像后处理技术对空化图像进行相关性分析,得到了空化图像叠加数为80的标准差和平均值图像。借助于标准差和平均值图像中灰度值的变化规律,分析了调节阀内空化的轴向分布、轴向发展以及空化流场的轴向分布特性;结果表明:随着进口压力的增加,在阀口处产生空化并向下游扩张,空化区域分布形式从形成、溃灭区发展至空化形成、发展、溃灭区;空化轴向发展的长度随进口压力的增加而增加;空化本质上是由低压引起,低压区有利于空化的发展,且空化发生增强了流体湍流强度。数值仿真分析了调节阀空化径向发展过程、空化流场分布以及流量特性。空化环的径向发展随进口压力的增加分为无空化、空化形成、空化稳定三个阶段;阀门下游的压力分布随进口压力增加而降低,但在空化稳定阶段保持不变;截面速度、空化、湍流强度随之增加,且空化环的形成导致平均速度骤增;空化产生加剧了流体能量损失,降低了阀门流通能力。该论文有图63幅,表3个,参考文献98篇。