DN50-16型单座调节阀是一种应用广泛的通用机械,其具有结构简单、工作稳定等优点。空化是一种特殊的水动力学现象,与介质类型、介质流速、压力及温度均有密切关系。在单座调节阀内,空化是一种无法避免的现象,大量汽泡长年累月的溃灭会对内部流道表面材料造成破坏,尤其是阀瓣与阀座密封面处尤为严重,甚至还会使单座调节阀产生振动、噪声进而减少其使用寿命。故探究各工况下单座调节阀内空化流动规律,同时根据这些规律对阀瓣结构参数进行优化进而抑制空化现象具有十分重要的意义。针对单座调节阀内部的空化现象,本文主要研究了以下几部分:(1)使用计算流体力学软件FLUENT并选择Realizable K-ε湍流模型、Mixture(混合)多相流模型和Schnerr-Sauer空化模型对原始单座调节阀模型不同开度、不同压差及不同流量下的内部空化流动进行数值模拟。(2)使用正交试验法对调节阀阀瓣结构参数进行优化,并对优化后的各调节阀模型分别进行计算分析,然后通过极差分析选择一组优化效果最好的阀瓣参数,还对优化前后的调节阀模型进行瞬态计算并对比。(3)用实验测量了不同压差下该型调节阀的流量特性曲线,随后采用与实验相同的边界条件计算出该型调节阀的流量特性曲线,并将实验值与计算值所得的流量特性曲线进行对比,以此间接验证了数值模拟计算模型的有效性。通过上述分析能得出以下结论:(1)在5%开度下,随着压差的增大,DN50-16型单座调节阀内的空化区域、最大汽相体积占比、最大汽相体积占比区域均增大。最低压力减小,最低压力区域增大,最大流速增大。(2)在相同流量下,汽相体积和随着开度的增加而迅速减小,25%开度时的汽相体积和大约仅为5%开度时的1/15。(3)在相同压差下,随着开度逐渐增大,汽相体积和先缓慢增大当后快速增大,临界开度为20%。(4)利用正交试验法与极差分析法得到优化后的阀瓣参数为α=25~°,L=5.5mm,R=2mm,优化后模型的汽相体积和仅为优化前的20.05%。(5)本文计算所得实际数据与理论值之间的最大误差为8.76%,满足精度要求。