泵徑向力的產(chǎn)生,尤其是離心泵中的徑向力,其背后蘊(yùn)藏著復(fù)雜的流體動力學(xué)原理。具有蝸形壓水室的泵,在旋轉(zhuǎn)過程中,蝸室和葉輪間的液體交互作用,使得葉輪承受了不容忽視的徑向力。
當(dāng)泵處于設(shè)計(jì)工況時(shí),蝸室各斷面的壓力分布相對均勻,然而一旦泵的流量偏離這一設(shè)計(jì)值,情況便大為不同。當(dāng)流量小于設(shè)計(jì)值時(shí),蝸室中的液體流速減緩,而葉輪出口的液體速度卻增大,兩者之間的速度差異導(dǎo)致液體在蝸室內(nèi)發(fā)生強(qiáng)烈的撞擊,使得蝸室中的液體壓力從隔舌開始,向擴(kuò)散管進(jìn)口方向逐漸升高。這種壓力分布的不均勻性,在葉輪出口圓周面上產(chǎn)生了各不相同的壓力,從而形成了第一個(gè)徑向力。
而當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)值時(shí),情況則恰恰相反,葉輪出口液體的速度減小,小于蝸室中的液體流速,導(dǎo)致蝸室中的液體向葉輪傳遞能量,使得蝸室中的液體壓力從隔舌到擴(kuò)散管進(jìn)口逐漸降低。這種壓力的變化同樣在葉輪上產(chǎn)生了第二個(gè)徑向力。
更為復(fù)雜的是,由于葉輪周圍液體壓力分布的不均勻,葉輪中的液體流動失去了原有的軸對稱特性。壓力高的區(qū)域液體流出量減少,而壓力低的區(qū)域液體流出量增加。這種液體流出量的不均等,導(dǎo)致了葉輪圓周上液體動反力的差異,進(jìn)一步加劇了徑向力的產(chǎn)生。綜合這兩個(gè)因素,作用于葉輪上的徑向力便是這兩個(gè)徑向力向量的疊加結(jié)果。