立式軸流泵的工作原理是什么？

葉輪上安裝4~6個(gè)扭曲葉片，葉輪上部安裝固定導(dǎo)向輪，上部有導(dǎo)向葉片；下面是進(jìn)水喇叭管。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，水通過導(dǎo)向葉片獲得能量。這種泵被稱為軸流泵，因?yàn)樗魅肴~輪，導(dǎo)向葉片流出。

立式軸流泵的工作原理不同于離心泵，它是通過傾斜的翼形葉片產(chǎn)生的推力來揚(yáng)水的。根據(jù)翼理論，當(dāng)翼形葉片對稱，同時(shí)其對稱軸與氣流v的方向一致時(shí)[圖1-2(a)]，其力與氣流方向相同，稱為阻力。然而，當(dāng)對稱軸不在氣流方向上形成一個(gè)角度α(稱為沖角)時(shí)，當(dāng)圖1-2(b)或葉片形狀不對稱時(shí)[圖1-2(c)]，它所受的力一般不在氣流方向上形成一個(gè)角度，可以分為兩個(gè)角度。與氣流方向一致的分力稱為阻力D；垂直于氣流方向的分力稱為升力L。飛機(jī)飛行時(shí)，升力支撐飛機(jī)的重量，阻力阻礙飛行，需要通過螺旋槳產(chǎn)生的推力或噴射氣體的反沖力來克服。因此，在設(shè)計(jì)翼形時(shí)，應(yīng)盡量增加升力，降低阻力。

一方面，由于傾斜的葉片迫使流體改變方向，流體對葉片有一定的作用力；另一方面，當(dāng)假設(shè)等速平流的流體接近葉片時(shí)，由于葉片上方的曲度大于下方，見圖1-2¤(c)，形成流線向上彎曲，導(dǎo)致葉片上方的流線間距縮小，下方的流線間距增大，由于兩個(gè)流線之間的流量保持不變，則葉片上方的流速大于下方，據(jù)伯諾里方程式了解，機(jī)翼上方的壓力小于下方，因此合力指向上方。顯而易見，如果流體是水和靜止的，而葉片以勻速運(yùn)動，同樣會產(chǎn)生向上的升力。

由于立式軸流泵設(shè)備的葉片是旋轉(zhuǎn)的，所以水流在葉道中是相對運(yùn)動的。進(jìn)入葉輪的速度ω1和流出葉輪的速度ω2(相對流速)不僅數(shù)值不同，而且方向也不同，如圖1-3(a)所示。我們將ω1和ω2向量的平均ω∞作為葉輪中水流的方向[圖1-3(b)]，因此根據(jù)上述機(jī)翼繞流理論，水流作用于葉片上的合力R在ω∞方向的分力為阻力D，垂直ω∞方向的分力為升力L，根據(jù)葉柵理論可以使用下表。

D=CxAρω2∞/2。

L=CyAρω2∞/2。

Cx、Cy-分別為阻力系數(shù)和升力系數(shù)，葉片一定時(shí)，主要與沖角有關(guān)；

a-葉片的平面投影面積；

α-水的密度。

按照作用力等于反作用的原理，軸流泵葉片給流經(jīng)其上的水一個(gè)大小相等、方向相反的作用力R'[圖1-3(c)]，即R'=R,R'周向的分力R'u是使水在葉輪上繞軸旋轉(zhuǎn)的力，而R'z是使水沿泵軸上升的推力。