轴向力大小是影响离心泵使用寿命与稳定运行最重要的因素之一，由于目前对叶轮盖板侧腔体内液体流动机理研究的不完善，导致无法准确的计算与平衡离心泵轴向力，已成为泵行业研究的重要课题。在离心泵叶轮后盖板开平衡孔平衡轴向力的方法中，平衡孔直径、数量与轴向力大小密切相关。因此，本文选取开平衡孔双密封环结构的闭式叶轮离心泵和带前置高速诱导轮的半开式叶轮离心泵为研究对象，研究流量工况与平衡孔对离心泵叶轮后盖板侧腔体内液体流动机理及轴向力特性的影响。
　　在开平衡孔双密封环结构的离心泵中，详细分析了0.6Qsp-1.2Qsp的4种流量工况点和平衡孔直径为0-12mm的设计流量工况点闭式叶轮后盖板侧腔体液体流动机理及轴向力特性，指出了影响腔体内液体流动分布的主要原因，找出了腔体液体旋转角速度与叶轮旋转角速度的比值关系，计算了后泵腔与平衡腔圆盘摩擦损失与泄漏流动损失，揭示了腔体压力分布规律及其产生的轴向力特性。可发现以下现象：
　　1、同一流量工况点，离心泵后泵腔内液体流动主要受蜗壳断面面积与蜗室内主流流动制约，后泵腔0°与90°角度方向存在由蜗壳至密封环的径向泄漏流，后密封环间隙径向泄漏流与平衡孔轴向泄漏流动是影响平衡腔内液体流动的主要原因。流量越大，后泵腔圆盘摩擦损失取值越趋于相等，后泵腔径向泄漏速度越小，蜗壳与密封环之间径向压差越小，平衡腔液体旋转角速度越大，平衡腔圆盘摩擦损失越小，平衡腔轴向力占总轴向力的比重越大，闭式叶轮轴向力越小。
　　2、平衡孔直径越大，离心泵后泵腔与平衡腔核心区液体旋转角速度越大，泵盖壁面湍流边界层径向泄漏速度越大，平衡孔轴向泄漏速度越小。无平衡孔时，平衡腔核心区液体旋转角速度约为0.4倍的叶轮旋转角速度；开平衡孔时，平衡腔核心区液体旋转角速度大于0.4倍的叶轮旋转角速度。其中平衡孔直径大于设计值时，腔体圆盘摩擦损失基本保持不变，泄漏量约为设计流量的2%，平衡腔盖板力达到最小值，闭式叶轮轴向力保持稳定，相比无平衡孔，可抵消总轴向力的70%。
　　在0.8Qt-1.2Qt的3种流量工况与设计流量工况点平衡孔数量为0-8时，展开了高速诱导轮离心泵的研究，揭示了半开式叶轮后盖板侧腔体内液体圆周、径向分速度沿同一角度不同半径与同一半径不同角度轴向、径向变化规律，深入探讨了流量工况与平衡孔对腔体内液体旋转角速度、圆盘摩擦损失、泄漏流动损失、压力分布规律及轴向力特性的影响。结果表明：
　　3、高速诱导轮离心泵泵腔液体流动主要受蜗壳主流流动的制约作用。泵腔内液体涡流主要集中于90°角度的叶轮盖板与泵盖板附近，且流量越大，叶轮盖板侧涡面积越大，泵盖板侧涡面积越小，均由轮毂向蜗壳径向移动。流量增大时，泵腔内同一角度主
　　流流动方向保持不变，圆周、径向分速度取值范围增大，泵腔液体旋转角速度增大，圆盘摩擦损失减小，压力减小。
　　4、当平衡孔数量增多时，高速诱导轮离心泵泵腔主流流动方向基本不变，泵腔内液体速度取值整体呈增大趋势，在90°角度轮毂附近速度可取得最大值，泵腔压力整体减小，90°角度蜗壳附近泄漏涡结构和位置始终保持不变。同一平衡孔数量下，泵腔内由蜗壳至轮毂的径向泄漏流动主要发生在0°与270°角度，90°角度压力由轮毂至蜗壳的径向逐渐增大，呈抛物线规律分布，在蜗壳附近0°角度压力取值最大。半开式叶轮开适量的平衡孔，可起到增大泵腔液体旋转角速度，减小泵腔圆盘摩擦损失，降低泵腔压力，减小泵腔与叶轮流道压力差，平衡轴向力的作用，相比无平衡孔，可平衡总轴向力的26%。
　　结合两种离心泵叶轮后盖板侧腔体液体流动机理及轴向力特性的研究，发现了腔体内液体流动的分布规律，得出了影响离心泵轴向力的主要因素，提出了简便的试验测量腔体区域与离心泵轴向力方法。主要得出以下结论：
　　5、离心泵叶轮后盖板侧腔体流动特征为圆周剪切流与径向压差流组成的二维粘性层流运动，且腔体内液体旋转角速度不等于叶轮旋转角速度的0.5倍。开平衡孔时，叶轮后盖板侧腔体液体受湍流边界层径向泄漏流和平衡孔轴向泄漏流影响较大，导致腔体内液体流动速度沿圆周或径向分布不具有轴对称性，且平衡孔泄漏流方向始终为腔体至叶轮流道的轴向流动。流量越大，近轮毂腔体圆盘摩擦损失越小，离心泵轴向力越小。平衡孔面积增大时，腔体圆盘摩擦损失、泄漏流动损失与离心泵轴向力均先减小再保持不变。同一径向位置处，平衡孔面积大于所在腔体区域叶轮壁面面积的2.4%时，闭式叶轮与半开式叶轮均可达到最优的平衡轴向力效果，且闭式叶轮双密封环结构比半开式叶轮无密封环，平衡轴向力的效果更显著。近轮毂腔体叶轮盖板力是产生离心泵轴向力的主要因素。在离心泵叶轮后盖板侧腔体压力或轴向力测量的试验中，仅需测量腔体沿180°角度径向中心处压力值，便可近似求得腔体轴向力大小。目前的离心泵轴向力与圆盘摩擦损失理论公式的假设条件与实际不符，未能考虑流量工况、平衡孔直径及数量变化对计算结果的影响，计算公式还需进一步完善。