带凹槽结构的涡轮泵平衡活塞工作特性分析

摘要

在涡轮泵中设计平衡活塞结构是用来平衡轴向力的重要方法之一,平衡活塞通过调节涡轮泵叶轮和壳体间隙的压力分布降低轴向力大小,而在平衡活塞内增设凹槽结构则可以更好地平衡轴向力、扩大平衡轴向力的工作范围。针对凹槽结构的工作特性研究问题,建立了带不同凹槽结构的平衡活塞后泄漏流道数值仿真模型,并根据仿真结果对平衡活塞后泄漏流道内的压力分布、流动特性和敏感性进行分析。数值仿真结果表明:凹槽结构带来的进出口轴向速度,即转静空腔径向速度增加导致平衡活塞后泄漏流道总流阻降低,泄漏流量增加,迷宫密封处压降升高。流经凹槽结构的流体角动量和切向速度降低是径向压差降低的主要原因。凹槽结构上半部分对于平衡轴向力起主要作用,下半部分则无明显平衡轴向力效果。此外,轴向力对凹槽宽度变化十分敏感,凹槽深度变化则对其影响较小。