核电调节阀是核电站中使用数量较多的介质输送与控制设备。在高压差环境下,调节阀很容易产生空化,而空化现象往往会导致阀门流量特性发生变化,严重时甚至破坏阀门与管道结构,从而对系统安全运行产生重大影响。因此,阀门空化现象的有效评估与检测对于核电系统的安全运行具有重要的意义。为了实现阀门空化现象的有效评估与检测,本文以阀板作为研究对象,采用理论、仿真和实验相结合的方式,研究阀板空化特性与空化程度的判断方法,为后续阀门空化现象的诊断技术研究提供理论与实验支撑。首先,基于两相流和空化模型,建立了阀板流动过程仿真模型,研究了阀板结构参数、工况参数对于流量和空化的影响规律。然后,基于自行设计的实验台架,设计了 D8和D16单孔阀板,研究了前后压力、压差、温度对于流动过程的影响,并利用设计的透明石英玻璃管段观察到了空化现象。最后,通过实验与仿真数据的对比分析验证了仿真技术的有效性,进而结合仿真数据与实验数据,计算了阀板压力恢复系数,给出了阀板流量特性,研究了阀板空化程度表征系数,以表达阀板空化的剧烈程度,从而为后续阀门空化现象有效评估与检测技术的研究提供理论支撑。通过阀板空化特性的理论、仿真与实验研究,获得的主要结论如下:(1)阀板空化主要包括阀板节流孔处空化与阀后管道内空化。随压差增大,节流孔内出现空化,然后阀后管道内出现空化。阀后管道内空化为一个快速的非线性过程,在较小的压力变化范围内,阀后空化管道长度快速增加。(2)仿真与实验结果表明,阀板压力恢复系数对于阀板的抗空化能力具有重要影响,压力恢复系数越大,允许工作压差越大,相应的抗空化能力越强。(3)在空化系数的基础上,结合仿真与实验数据给出了设计台架上阀板的流量压差特性图,在正常流动与阻塞流之间流量表现为非线性曲线,随空化现象的剧烈程度逐渐逼近极限流量,并且在理论流量曲线和极限流量曲线之间的区域为空化区域。