开平衡孔带双密封环的叶轮能有效的平衡离心泵大部分轴向力,离心泵泄漏量的多少直接决定轴向力的大小,而泄漏量又受平衡孔内径和后密封环径向间隙、直径、轴向长度的影响,因此研究不同平衡孔内径配套不同后密封环径向间隙和直径对离心泵泵腔流动特性和泄漏量的影响有着重要意义。本文以IS-80-50-315型离心泵为研究对象,通过试验和数值计算相结合的方法,分析了不同平衡孔内径配套不同后密封环径向间隙和直径对离心泵性能、泵腔压力、泄漏量、轴向力的影响。本文研究内容如下:1.为了在叶轮不变的条件下改变其平衡孔内径和后密封环径向间隙的大小,专门设计了活动后口环和平衡孔套,在不同平衡孔内径和后密封环径向间隙下,对试验泵进行了性能和泵腔压力测试,并引入无量纲压力系数(?)和比面积(?),结果表明:增大后密封环径向间隙或增大平衡孔内径,泵的扬程和效率降低、功率增大,前泵腔液体压力无明显变化,后泵腔液体压力下降,但后密封环径向间隙变化的影响程度大于平衡孔内径变化。平衡腔液体压力随后密封环径向间隙的增大而增大,随平衡孔内径的增大而减小;平衡腔压力系数(?)与比面积(?)的关系曲线为非线性曲线,比面积(?)增大,压力系数P(?)减小,并提出比面积(?)的最佳取值范围为2.5~4.44。2.针对后密封环泄漏量难以测量的问题,提出了通过调节平衡腔液体压力的方法来测量后密封环泄漏量,并引入无量纲泄漏量系数ψ_m和扬程系数,分析结果得到:增大后密封环径向间隙或增大平衡孔内径,后密封环泄漏量都增大,但后密封环径向间隙对泄漏量的影响程度远大于平衡孔内径;后密封环径向间隙为0.2mm时的泄漏量远小于其它间隙;不同扬程系数下,泄漏量系数ψ_m随比面积变化规律一致,为相似泵泄漏量的计算提供参考,比面积(?)增大,泄漏量系数降低。3.对不同平衡孔内径、后密封环径向间隙、后密封环直径的三维模型进行数值计算,将数值计算的结果与试验结果相比较,验证了数值计算方法的可行性和准确性,分析计算结果得到:在不同平衡孔内径下,增大后密封环径向间隙和后密封环直径,泵的扬程和效率降低、功率增大、前泵腔液体压力无明显变化、后泵腔液体压力降低、平衡腔液体压力增大、后密封环泄漏量增大,但后密封环径向间隙的影响程度大于后密封环直径。后泵腔内液体沿轴向流动存在稳定核心区,增大后密封径向间隙,核心区的切向速度和径向速度都增大,核心区向右偏移;增大后密封环直径,核心区的径向速度变化较小,在后密封环直径为90mm时,核心区区间明显宽于其它直径,核心区的切向速度也大于其它直径。4.在不同流量和平衡孔内径下,分析了后密封环径向间隙和后密封环直径对轴向力的影响,并引入轴向力系数C_F,得到结论如下:不同流量下,轴向力与后密封环径向间隙的关系曲线为非线性曲线,后密封环径向间隙增大,轴向力增大;轴向力与后密封环直径的关系曲线为线性曲线,后密封环直径增大,轴向力增大。后密封环径向间隙较小时,对轴向力影响程度大于平衡孔内径;后密封环径向间隙较大时,对轴向力影响程度小于平衡孔内径;后密封环直径对轴向力影响程度大于平衡孔内径。轴向力系数随比面积的增大而减小,在同一平衡孔内径下,后密封环直径变化时,轴向力系数随比面积变化趋势略小于后密封环径向间隙变化。不同比面积(?)下,轴向力系数C_F随扬程系数变化波动较小,为相似泵轴向力计算提供参考,并得到比面积(?)的合适取值范围为2.5~4.44。