从上述文献可以看出多级套筒式调节阀降压级数可以设计得较大，能够胜任高压差的场合。多层套筒式结构既能满足较高的压降要求，同时又能在工作时保证较大的流量。抗汽蚀性能良好。抗噪声、振动性能良好。套筒加工过程比较复杂，成本较高。但安装与维护简便，易于更换。结合本次毕业设计课题名称，最终选择套筒式进行设计并进行流量特性研究。

（1）结构设计

A 套筒式调节阀存在的问题

当流体流过调节阀孔时，由于节流阀面积的快速变化，流动面积减小，流量增加，压力下降，容易产生堵塞流动，导致气蚀，这些条件为引起噪音。当阀前后压力差不大时，节流口的噪音非常小，常规控制阀的选择满足要求。然而当阀门流口前后压力高时，会产生很大的噪音，容易产生气蚀等损坏，严重的设备事故也会发生。当流体流过控制阀时，由于节流原因，速度比管道更快，加上节流阀由于能量损失引起的摩擦，所以压力将降低，真空度。当压力降低到一定程度时，首先将溶解在液体中的空气以气泡的形式排出，当压力持续下降时，液体本身将蒸发并形成大量气泡，这个现象叫做气穴。当气泡产生并流向高压区时，气泡会破裂，产生瞬间强烈冲击，引起振动和噪音，也会损坏管道，这种现象是汽蚀[10]。

B 开节流孔解决问题

正确合理的内部控制阀设计，可以避免上述现象发生。设计一种多孔高压差压套管阀来解决这个问题。多孔高压差压低噪声套管控制阀结构是采用多孔介质原理。经过理论分析和综合经验，基于空化的临界条件，将高压差分解为多级套筒，套筒各阶段开放小孔流动，逐渐降低压力，适应高压的流程。调节内部是一个小孔形的套筒，起到节流效果。如图1。5所示，在控制阀的套筒周围开许多小孔，流路分散，摩擦阻力增大，流场分布均匀，不产生大的涡流。当介质从各对孔喷射进去后，介质在套管中相互碰撞，由于能量的消耗而碰撞，从缓冲效应。在高压差的情况下，可以降低介质流量，防止气蚀造成的气穴破坏。这有助于减少介质产生的噪音和振动。由于多孔高压差压低噪音套管控制阀在同时减少噪音，气蚀。而且在多孔套管内部也起着调节作用，从套筒的流体设计中，如图1。5所示[11]。

图1。5 小孔型套筒

Ming-Jyh Chern[12]等对调节阀中空化的产生进行研究并中发现，有或没有阀笼在截止阀中对于分布的蒸汽是非常不同的。图1。6(a)表明,在没有阀笼的情况下蒸汽截止阀内的漩涡出现。同时,蒸汽发生在下游再循环。此外,当安装这两个笼子,图1。6(b和c)描述蒸汽不出现在前面的地区。相反,蒸汽主要聚集在笼子的流动通道的出口。此外,该地区的空化单程穿孔笼小于单程一步笼。然而,两个结果都表明,当截止阀安装阀笼时只有较少蒸汽出现在下游地区。在空化的预测方面,这两个阀笼可以收集的大部分出口附近的蒸汽,然后保护阀体。

(a) (b) (c) 

图1。6 空化预测模拟结果

(a) 无阀笼              (b) 单程穿孔笼           (c) 单程阶梯笼

施海华[13]等对先导式套筒调节阀的流体激振原因进行研究并发现，当流体流过套筒通道(图1。7)时,套筒壁的剖面成方形 ,这里就涉及到方柱绕流和流致振动的问题。对于方柱的非圆形截面，可能会遇到两种主要问题主要流致振动，涡流引起的振动和颤动。

图1。7 流量特性分别为快开 、线性 、等百分比的套筒

Zhe Lin[14]等对套筒调节阀的水动力进行特征数值和实验研究，为阀笼开了两种孔。如图1。8(a和b)所示，第一种结构a是在表面开上许多圆形的小孔，而第二种结构b则是在表面开两排椭圆孔并对称分布。而所得结果是：结构a比结构b有着更好的流通能力；同时也表明对于调节阀的使用能降低高熵产生率地区对于熵的产生率，从而降低阀喉管区的压降进而降低阀喉管区的流速，因此阀喉管壁上的流量是被调节阀所影响的，而经过试验分析之后结构a对于冲击力有着更好的减缓作用。因此结构a的开孔形式更适合应用于套筒式调节阀上。