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離心泵在運行過程中轉子會受到與轉軸方向平行的軸向力，要設法平衡軸向力，才能保證泵組安全穩定運行。引起軸向力的主要因素有葉輪前、后蓋板外表面的壓差，扭曲葉片正背面以及整個葉輪內表面受到的水壓力，對于立式泵，軸向力還包括轉子的質量。為了平衡軸向力，常采用推力軸承、平衡孔或平衡管、副葉片、雙吸葉輪、對稱布置葉輪、平衡鼓及平衡盤等結構，不少學者也一直在研究新的平衡措施。其中，副葉片由于兼備非接觸式密封作用而在挖泥泵等固液泵中應用廣泛。側腔內的間隙流動一直是軸向力研究中的關鍵問題。Adkins 等在試驗研究中發現，泄漏到葉輪兩側腔體中的流體施加在前、后蓋板上的軸向力是離心泵軸向力的重要來源，并且改變側腔型線及間隙流道結構會顯著改變轉子的受力情況。不同的前蓋板形狀也會導致間隙流動軌跡不同進而引起不同的葉輪受力特性。蓋板上隨葉輪旋轉的副葉片會改變側腔內的流場特點，使流速增加而壓力降低，在起到動力密封作用的同時也起到了平衡軸向力的作用。從不可壓縮流動的基本方程出發，推導了一般情況下前、后蓋板的軸向力計算公式，同時對后蓋板上有副葉片時的軸向力計算公式也進行了推導，為副葉片的設計提供了參考。在沒有副葉片時，側腔內的流體一般被認為以 ω/2 的角速度旋轉，而存在副葉片時，相關研究中則通常以斯捷潘諾夫提出的計算公式來估算這部分流體的旋轉角速度。在試驗測量了采用副葉片為平衡方式的離心泵軸向力后，發現理論計算結果與試驗結果差別較大，經驗公式難以體現副葉片對側腔流場的影響。因此經驗公式越來越難以滿足工程應用的精度要求。隨著計算流體(computational fluiddynamics，CFD)技術的發展，數值模擬方法在離心泵軸向力研究中的應用日益廣泛。均采用 CFD 技術對水泵軸向力進行了數值模擬計算，得到了與試驗測量結果
相近的計算結果。通過數值模擬方法分別研究了副葉片的寬度、外徑等幾何參數以及彎曲形式等對離心泵軸向力的影響，對副葉片的設計提供了一定的參考。在研究中發現副葉片斷面與泵蓋間的間隙大小會影響軸向力的方向，認為該間隙值是副葉片設計中的一個重要參數。目前已有的報道中，副葉片大多設計于后蓋板上，鮮有只在前蓋板上設計副葉片的情況，而前蓋板的副葉片端面與前泵蓋之間軸向距離的大小關系到前腔泄漏量的多少，同時對于前腔內的流動結構有一定影響，進而對葉輪所受軸向力也有一定影響。本文將對一個前蓋板上有后彎式副葉片的離心式挖泥泵開展數值模擬研究，分析改變葉輪軸向位置時軸向力的變化規律及相關影響因素，以期為離心式挖泥泵的優化設計提供參考。
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