广一管道泵GDR丨叶轮轴向力分析

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设置叶轮进口为模型的进口边界,导叶出口为模型的出口边界；设置导叶的内表面为真实壁面，其余各面都为旋转壁面，表面粗糙度为32um。设进口流速和出口压力为初始条件；设前后盖板压力为目标条件。在叶轮盖板的最大直径上受力最大，该压力在数值上等于叶轮的势扬程，其包括液体内部压力和液体做旋转运动的离心力；随着半径减小离心力变小，总的压力相应变小。其外在表象就是作用在叶轮盖板上的压力自叶轮外径向内逐渐减小。进一步选取不同半径上的压力进行分析，发现压力的变化规律接近抛物线形状，这基本吻合，证实了上文对叶轮盖板受力分析的正确性；同一直径上，叶轮的前、后盖板上的压力基本相等，说明了上文关于密封环直径以外区域前、后盖板受力相互抵消的假设是可行的。
选取叶轮前后盖板不同半径上的压力值，统计后得到平均压力，并由受力面积计算出盖板上的总压力。选取叶轮前后盖板内表面不同半径上液体的轴向分速度值，根据动量定理计算出叶轮的动反力。给水泵轴向力CFD数值模拟结果的总压力、动反力同理论值对比如表1所示。从表中可以看出CFD数值模拟结果和理论计算值相吻合。
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