調(diào)節(jié)閥閥芯形狀基本上可分為三種：柱塞式、開口式和套筒式。但無論何種閥芯，都可以具有相同的流量特性，每一種流量特性都有相同的數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)方程。目前最為廣泛應(yīng)用到的有直線流量特性的直線方程和等百分比流量特性的對數(shù)方程。

        直線流量特性和等百分比流量特性均指調(diào)節(jié)閥的理想流量特性，理想流量特性是在閥前后壓差恒定的情況下得到的。顯然，在實際工況下閥前后的壓差不是恒定的。因此研究調(diào)節(jié)閥最主要的是研究其工作特性，即實際工況下流量與閥門開度變化的關(guān)系。

         

直線流量特性的數(shù)學(xué)方程：

　　　　　　　　　　　（1）

式中：G/Gmax--相對流量，即調(diào)節(jié)閥在某一開度下的流量與全開流量之比；

L/Lmax--相對開度，即調(diào)節(jié)閥某一開度下的行程與全開時行程之比；

k--常數(shù)，即調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)。

進(jìn)而可得：

　　　（2）

式中R為可調(diào)比，即調(diào)節(jié)所能控制的最大流量與最小流量之比，R = G_max/G_min。

由等百分比流量特性的數(shù)學(xué)方程

　　　　　　　　　（3）

可得

　　

式（2）、、（4）只適用于計算機(jī)流量特性為直線型和等百分比型的調(diào)節(jié)閥各個開度下的流量，不能用于計算各個開度的流通截面積，而這正是現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥閥芯設(shè)計的問題所在，文獻(xiàn)[2]等即認(rèn)為：G/G_max=F/F_max。

 

 

 

為了計算各開度下的流通截面積，由文獻(xiàn)[3]可得：

　　　　　　　　　（5）

式中：G--流量，kg/s；

α--流量系數(shù)；

F--調(diào)節(jié)閥的流通截面積，m²；

ρ--介質(zhì)的密度，kg/m³；

Δp--調(diào)節(jié)閥前后的壓差，Pa。

由式（5）可得：

　　　　　　（6）

下角標(biāo)max是指調(diào)節(jié)閥最大行程時的各參數(shù)。

分別聯(lián)立式（2）、（6）和式（5）、（6）可得：

　　　　（7）

　　　　　　（8）

式（7）、（8）分別為流量特性曲線是直線型和等百分比型調(diào)節(jié)閥的流通截面積計算公式。其中流量系數(shù)α可依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可查得近似值，亦可以據(jù)其所述原理進(jìn)行標(biāo)定。