調節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學模型和數學方程。目前最為廣泛應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方程。

        直線流量特性和等百分比流量特性均指調節閥的理想流量特性，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。因此研究調節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系。

         

直線流量特性的數學方程：

　　　　　　　　　　　（1）

式中：G/Gmax--相對流量，即調節閥在某一開度下的流量與全開流量之比；

L/Lmax--相對開度，即調節閥某一開度下的行程與全開時行程之比；

k--常數，即調節閥的放大系數。

進而可得：

　　　（2）

式中R為可調比，即調節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學方程

　　　　　　　　　（3）

可得

　　

式（2）、、（4）只適用于計算機流量特性為直線型和等百分比型的調節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，而這正是現有調節閥閥芯設計的問題所在，文獻[2]等即認為：G/G_max=F/F_max。

 

 

 

為了計算各開度下的流通截面積，由文獻[3]可得：

　　　　　　　　　（5）

式中：G--流量，kg/s；

α--流量系數；

F--調節閥的流通截面積，m²；

ρ--介質的密度，kg/m³；

Δp--調節閥前后的壓差，Pa。

由式（5）可得：

　　　　　　（6）

下角標max是指調節閥最大行程時的各參數。

分別聯立式（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節閥的流通截面積計算公式。其中流量系數α可依據相關文獻可查得近似值，亦可以據其所述原理進行標定。