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面议叶轮轴向力分析,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。设置广一管道泵模型zui小间隙为lmm,完成网格划分。共生成网格117856个,流体部分网格88963个。
可以看出:
(1)在叶轮盖板的zui大直径上受力zui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;
(2)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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