1.12. Подобие насосов

При проектировании новых насосов используются:

расчетно-теоретические разработки конструкций их проточной части;
опытные данные испытаний в лабораторных и натурных условиях;
опытные данные, получаемые в процессе эксплуатации аналогичных насосов.

Распространение полученных результатов исследований рабочих режимов на моделях и распространение полученных результатов на натурные насосы возможно на основе теории о механическом подобии движения реальной жидкости.

Главное положение этой теории заключается в необходимости выполнения условий геометрического, кинематического и динамического подобия.

Геометрическое подобие в гидромеханике означает подобие всех поверхностей, ограничивающих и направляющих поток.

Два насоса могут быть названы подобными, если все линейные размеры одного из них (модель) в одинаковое число раз меньше или больше соответствующих размеров другого (натура).

Математически геометрическое подобие сравниваемых насосов определяется постоянством линейного коэффициента подобия:

где и - соответственно диаметр и высота рабочих колес натурного и модельного насосов.

Геометрическое подобие означает также постоянство отношений любых других размеров у модели и у натуры:

Для полного соблюдения геометрического подобия необходимо подобие шероховатостей обтекаемых потоком поверхностей и зазоров между движущимися и неподвижными деталями насосов, т. е. необходимо , чтобы относительные шероховатости и относительные зазоры были одинаковыми.

Кинематическое подобие в общем виде означает, что безразмерные поля скоростей в рассматриваемых потоках должны быть одинаковы, т. е. отношения скоростей всех соответствующих частиц жидкости, участвующих в движении, должны быть равны между собой, а траектории движения в сравниваемых гидравлических системах – геометрически подобны.

Применительно к насосам это, в частности означает подобие параллелограммов скоростей в соответствующих точках потока во всех элементах проточной части двух геометрически подобных машин, работающих в одинаковых режимах.

Математически условия кинематического подобия могут быть выражены в виде ряда отношений:

Для соблюдения требований кинематического подобия необходимо также выдерживать постоянным отношение скорости протекания жидкости к скорости движения вращающихся деталей, т. е.

Используя геометрическое подобие, из которого следует, что

1. ;

2. ,

получаем еще одно условие кинематического подобия, представляющее чрезвычайно большой практический интерес при моделировании насосов:

Динамическое подобие кроме соблюдения условий геометрического и кинематического подобия означает пропорциональность сил, действующих в соответствующих точках потока.

При отнесении к этим силам сил: