V型球閥特性實驗主要包括兩個部分：穩(wěn)態(tài)實驗和瞬態(tài)實驗。穩(wěn)態(tài)實驗主要是閥門在固定開度狀況下開展的測試實驗，該實驗每個工況重復4次，后取平均值；瞬態(tài)實驗為閥門開啟過程的特性測試實驗，開啟時間為18s。

對測試管段進行了設計，對閥門上下游各位置的壓力進行了采集。在閥門上下游管道四個方向上都設置了壓力采集點，壓力采集位置與閥門進出口的距離分別為1D、2D、3D、4D、5D、6D、7D和10D（D為管道直徑），上下游各采集32個位置的壓力信息。圖1為V型球閥進出口壓力采集位置示意圖和實物圖。

圖1：V型球閥進出口壓力采集位置示意圖和實物圖

V型球閥穩(wěn)態(tài)特性

1．數(shù)值模擬與實驗對比

圖2所示為V型球閥流量系數(shù)曲線，不同錐角截流形狀下球閥的流量系數(shù)變化趨勢相同，隨著開度的增加而增大，數(shù)值模擬和實驗結(jié)果吻合較好。當開度為10%～50%時，流量系數(shù)增加較為緩慢，當開度為50%～100%時，流量系數(shù)呈指數(shù)形式增加。在相同開度下，錐角截流形狀對球閥流量系數(shù)影響較大，隨著閥門開度的增加，錐角越大，流量系數(shù)增長越快。根據(jù)流量系數(shù)分布，證明V型球閥的流量調(diào)節(jié)范圍較廣，并且調(diào)節(jié)范圍隨著錐角增大而提高；而相對地，在一定的流量調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，錐角越小，調(diào)節(jié)越平穩(wěn)，準確度越高。

圖2：不同工況下V型球閥流量系數(shù)變化

圖3所示為V型球閥的阻力系數(shù)曲線。實驗和數(shù)值模擬結(jié)果變化趨勢相同，即阻力系數(shù)隨閥門開度的增大而降低。阻力系數(shù)在小開度時非常大，在開度為0～40%時，呈指數(shù)形式快速減??；在開度為40%～70%時，阻力系數(shù)持續(xù)下降，但速度較為緩慢；在開度為70%～100%時，阻力系數(shù)變化極小，基本保持穩(wěn)定。與對流量系數(shù)的作用類似，錐角截流形狀對V型球閥阻力系數(shù)的影響在小開度時較大，且錐角越小，阻力系數(shù)越大；錐角越大，阻力系數(shù)隨閥門開度增加達到穩(wěn)定狀態(tài)越快。在開度為70%～100%時，錐角截流形狀對V型球閥阻力系數(shù)的影響相對較小。

圖3：不同工況下V型球閥的阻力系數(shù)變化

2．V型球閥進出口壓力波動特性

（1）進口壓力波動

不同錐角截流形狀對V型閥門進口附件壓力波動規(guī)律相似，因此，本節(jié)僅以錐角60°為例對進口管道壓力波動規(guī)律進行分析。圖4所示為錐角截流形狀為60°時，V型球閥進口管道壓力波動，沿徑向方向的壓力數(shù)值模擬和實驗數(shù)據(jù)基本保持一致。在不同開度下的管道壓力差別較大，隨著開度增大，壓力逐漸減小。在距離閥門進口2D以上位置處，壓力沿管道周向的分布基本保持穩(wěn)定；在靠近閥門進口2D以內(nèi)區(qū)域，壓力出現(xiàn)較大波動，并且波動幅度隨著與閥門距離的減小而不斷增大。同時，球閥的開度也會影響同一位置處的壓力波動，幅度隨開度的增大而逐漸增大。在靠近閥門進口附近，徑向方向上的壓力波動規(guī)律也存在著差異性，A方向上的壓力波動幅度大，并隨著閥門開度增大，A方向上的壓力波動變化為明顯，也就是說，V型球閥在穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)時，對A方向上的流動影響是大的。

圖4：V型球閥閥門進口壓力波動變化

（2）出口壓力波動

為了研究閥門出口壓力達到穩(wěn)定時，穩(wěn)定點與閥門出口的距離與錐角、閥門開度的對應關系，采用相對偏差值RS來判斷壓力達到穩(wěn)定值的距離，當相對偏差達到2%時，認為截面上的壓力達到穩(wěn)定。