[发明专利]一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法

权利要求书

1.一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据CFD数值模拟，采用叶轮旋转中心偏心的方法，来改善单叶片离心泵内流场圆周分布对称性，同时，基于CFD数值模拟和试验测量确定的叶轮旋转中心偏心的大小和位置；其中，所述叶轮旋转中心偏心的方法，具体包括以下过程：采用叶轮的偏心量及位置分别固定的方法，通过对比不同偏心圆周位置及偏心量大小来分析叶轮偏心对单叶片离心泵内流场及诱导径向力的影响；

S2、结合CFD数值模拟和试验测量来确定重心的位置及所需要的离心力的大小，根据计算的离心力，采用重心偏离旋转中心的方法产生合适的离心力，该合适的离心力用于平衡径向力；

其中，所述重心偏离旋转中心的方法，包括以下过程：采用后盖板去除材料来调整重心，将去除的材料区域设置为扇形，扇形几何中心对称位置为叶轮重心位置，偏心的质量大小由去除材料深度及扇形面积来确定；根据虚拟机的仿真结果，对叶轮再次配重，重复上述过程直到离心力达到预期目标，不断调节重心得到合适的离心力，从而采用离心力平衡径向力。

2.根据权利要求1所述的一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，其特征在于，所述S1中采用CFD数值模拟寻找得影响单叶片离心泵内流场及诱导径向力减小的叶轮中心位置后，将泵体上泵进口位置也做出相应偏心。

3.根据权利要求1所述的一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，其特征在于，根据虚拟机所得到的仿真结果对叶轮配重，包括以下步骤：根据径向力的方向，确定去除材料扇形结构的几何中心；根据离心力的大小，确定去除材料深度及扇形面积。

4.根据权利要求3所述的一种单叶片离心泵径向力自平衡的方法，其特征在于，每次配重时，根据平衡后的残余径向力F₁，为平衡残余径向力，采用去除材料使叶轮重心偏心的方法平衡，所需离心力F₂=-F₁,即离心力F₂与残余径向力F₁大小相等方向相反；离心力通过在后盖板去除扇形面的材料提供F₂=ρVω²r，V为去除材料体积， V=θh(r₂²-r₁²)/2， r=(r₂+r₁)/2，根据残余径向力确定m、r和θ的大小，进一步制定扇形面积的大小和去除材料的深度；

其中：m为叶轮的质量，ω为叶轮的角速度，单位为弧度/秒，r为重心半径，ρ为叶轮材料密度，h为除材料的深度，V为去除材料体积，等于扇形面积与去除材料的深度的乘积，r₁为扇形下弧形半径，r₂为扇形上弧形半径，θ为弧形角度。