离心泵在出口完全关闭时,泵腔内的液体在叶轮带动下旋转,在这种场合下,可以认为液体像刚体一样转动,即处于相对平衡状态。现来求泵壳内空间 C 的液体内压强分布规律及等压面的性质,如图 2.24 所示。
(1)压强分布规律
作用在距转轴为 r 的点 m 上的液体质点上单位质量流体的质量力为
图 2.24 绕水平轴转动容器内液体的平衡
将其代入式(2.5)
积分,得
由于离心泵转速很高,其离心惯性力很大,重力作用可略去不计,则得压强分布规律表达式为
或
常数 C 可根据泵工作叶轮出口半径 r 2 及出口压强 p 2 的边界条件得
这样,压强分布规律可用下式表示为
(2)等压面方程
绕水平轴旋转液体等压面方程可将 X 、 Y 及 Z 值代入式(2.10)就得等压面方程式,即
这个方程可以变成如下的形式,即
由此可见,等压面为一簇同心圆柱面,其中心轴平行于
x
轴并沿
z
轴向上移了一段
的距离。
如果将液体重量略去不计,则等压面的方程式为
在这种情况下,等压面也是圆柱面,其中心轴和 x 轴重合。