减温减压装置是过程工业中调节蒸汽压力和温度的重要装置,对满足用户用汽要求、实现余热余压回收利用、保护系统与设备安全有重要意义。减压阀是减温减压装置中的核心控制元件。随着国家重点工程的建设和发展,国内的传统减压阀已不能满足高参数(高温高压)、大流量变化范围、大减压比等复杂工况下的压力调节、减震降噪等性能要求,而目前高参数减压阀几乎被国外产品垄断。因此,开展高参数等复杂工况下减压机理和降噪技术的研究,对推动我国减温减压技术与装置的科技进步,打破国外技术封锁和产品垄断有着重要的科学意义和工程价值。本文在浙江省重大科技专项项目“极端工况下高效节能减温减压技术及装置的研制与应用”(2012C11018-1)的支持下,通过数值模拟与试验方法,对高参数减压阀减压机理和降噪技术进行分析与研究。主要研究内容和成果有:(1)建立了减压阀内蒸汽流动计算模型,并对高温高压蒸汽可压缩流动特性进行了数值模拟,分析研究了减压阀内部流动状态和理想流量特性。同时,通过试验方法研究了减压阀的理想流量特性和并联流量特性。研究表明:减压阀理想流量特性为直线流量特性,与蒸汽旁路管道并联时,主蒸汽管路减压阀的实际流量特性发生畸变,减压阀可调比降低。数值分析结果与试验测量结果基本一致,验证了数值分析方法的正确性,可用于减压阀流动特性分析。(2)建立了不同开度高参数减压阀流动模型,对比了不同开度时高参数减压阀流动特性以及阀芯和孔板的节流减压作用,揭示了减压过程中蒸汽过热度的变化规律。基于稳定流动基本方程,得到了喷管流动方程和完全气体等熵流动方程。开展了管道内多孔板减压过程和能量变化研究。研究表明:节流元件处流速增加而压力降低,孔板的节流作用相对被动,随着阀芯开度增加而逐渐增大。减压阀内流动数值结果与喷管等嫡流动基本符合,但实际流动过程不可逆,存在能量损失。减压过程是熵增过程,孔板数越多熵增加过程越平缓,且畑损失越小。节流元件前后压力比小于临界压力比时,孔板后方发生超声速流动。减压过程中蒸汽过热度明显下降,出口蒸汽相对于入口蒸汽过热度增加。在此基础上,对减压阀结构进行了优化,总结提出了多级减压结构设计方法。(3)采用LES模型建立了减压阀内非稳态流动模型,开展了减压阀内气动噪声特性研究,分析并对比了无孔板和有孔板减压阀的主要噪声源、噪声指向性、频谱特性。研究表明:无孔板减压阀的阀杆下方和有孔板减压阀的孔板前后声功率级较大,是主要噪声源。噪声指向性分布曲线呈椭圆形,流动下游方向噪声较大,有孔板减压阀中孔板可有效降低下游噪声。入口压力的增加会增加高频噪声,而低频噪声较大出现于流动接近声速的情况。(4)建立了管道孔板的FEM模型,利用传递矩阵方法通过孔板两侧四个点的声压预测了孔板传递损失,研究了孔板结构参数包括小孔分布、面积比、孔板厚度与降噪特性的关系。推导了多孔板的传递损失最大值计算公式。分析了平均流动对传递损失的影响。研究表明:小孔分布越均匀,孔板降噪特性越平稳有效。面积比是影响传递损失最大值的主要因素,传递损失最大值计算公式与FEM结果吻合良好,可以很好地预测小孔菱形分布多孔板的传递损失最大值。较薄的多孔板稳定区域频率范围宽,但是对低频声波降噪效果差。亚声速流动对传递损失的影响不大;超音速流动会引起传递损失的周期性变化。