为了研究口环密封激振力对多级离心泵动力特性的影响,本研究以KDY150×8高压多级离心泵为例,通过CFX数值仿真对多级泵全流道进行数值模拟,得到了全流道流体力数值;对口环间隙进行建模与仿真处理,对比分析了不同口环间隙尺寸下流体的泄漏量及不同涡动转速下口环表面的径向力;对比“干”态、“湿”态及口环密封激振力的计算结果,得到了转子的动力特性。研究结果表明:随着口环间隙尺寸的增大,口环间隙泄漏量逐渐增加,且修改后的0.5 mm口环间隙尺寸在合理范围内。在“湿”态情况下,当考虑流固耦合和口环间隙密封力的影响时,多级泵固有频率和临界转速均有所提高,特别是第一阶固有频率,提高了95%。因此,在分析离心泵动力特性时,不能忽略口环密封激振力的影响。

通过数值模拟和试验,研究了叶轮口环间隙对离心泵性能的影响。为准确计算离心泵的扬程和效率,设计了包含前后泵腔在内的全流场模型。基于RNG k-ε湍流模型,建立了3种口环方案,重点从湍动能、涡量和径向力角度,分析了口环间隙对离心泵全流场水力效率和机械效率的影响。结果表明：当口环间隙值减小时,离心泵的扬程和总效率均增大。究其原因有：叶轮内能量耗散降低;叶轮进口处二次流对主流的冲击作用减弱;离心泵的偏心涡动减弱;前腔泄漏量减少。通过对3种口环方案的综合比较,最终确定叶轮口环采用方案I,效率最高而且满足工程实际应用的需要。

口环间隙对离心泵的性能有着重要的影响，不仅产生了容积损失，还改变了离心泵的内部流动结构，从而对轴向力和径向力产生重要的影响，所以口环间隙的选择很重要。在高温热水泵使用过程中，介质的高温对泵的结构有着重要的影响，材料的特性会随着材料温度的变化而发生相应的变化，经常出现泵口环的热变形磨损，甚至造成转子部件的咬死，导致开车失败，严重影响着高温热水泵运行的可靠性。通过对TEG200－400型的热水循环泵进行热固耦合分析，研究在输送200℃热水时，有无冷却水冲洗对热水循环泵口环变形的影响情况，为口环间隙的选择提供了一定的基础。