Рассмотрим поставленный вопрос на примере насоса с жестколопастным рабочим колесом. Рабочее колесо по устройству напоминает гребной винт, и имеет ступицу и лопатки. Лопасти – крыловидного профиля, с закруткой вдоль радиуса рабочего колеса. Число лопастей – 
. В корпус перед колесом может устанавливаться направляющий аппарат (для предупреждения закрутки потока перед колесом).
1. – корпус.
2. – защитная труба.
3. – вал.
4. – выправляющий аппарат.
5. – лопасть выправляющего аппарата вал.
6. – лопасть рабочего колеса.
7. – рабочее колесо.
Во время действия насоса рабочее колесо вращается с постоянной угловой скоростью. Жидкость движется через межлопастные каналы колеса, обтекая лопасти. Взаимодействие лопастей рабочего колеса с потоком жидкости можно показать, развернув одно из кольцевых сечений колеса в виде бесконечной решетки профилей, которая совершает поступательное движение.
Обтекание лопастей жидкостью сопровождается интенсивным вихреобразованием в пограничном слое и, как следствие, возникновением циркуляционного движения вблизи колеса.
Циркуляционное движение накладывается на основной поток, что приводит к уменьшению скорости на вогнутой, и увеличению на выпуклой стороне лопастей. В соответствии с изменением скорости, изменяется давление жидкости на лопасти, и образуется гидродинамическая сила давления на лопасти, приложенная в центре гидродинамического давления. Эта сила раскладывается в 2-х координатных системах: в системе лопасти, одна из осей координат которой совпадает с 
– на силу сопротивления лопасти 
и подъёмную силу 
.
В системе потока одна из осей совпадает с направлением оси рабочего колеса; сила 
раскладывается на окружную силу 
, направленную перпендикулярно оси рабочего колеса, и силу 
, направленную параллельно оси колеса. Это силы, с которыми жидкость действует на лопасть. Реакции всех указанных сил действуют на жидкость. Реакция вовлекает жидкость в переносное окружное движение в направлении вращения колеса и сообщает ей переносную окружную составляющую 
. Реакция вовлекает жидкость в поступательное движение вдоль оси рабочего колеса и сообщает ей поступательную составляющую скорости 
. Абсолютная скорость определяется в результате построения параллелограмма скоростей.
Как действует рабочее колесо
Теоретически напор осевых насосов определяется как отношение работы силы на длине шага лопастей 
к единице массы жидкости:
.
Гидродинамические потери определяются, как работа силы на единицу длинны шага к единице массы жидкости:
;
;
;
;
.
Лекция 10
Вихревые насосы
В вихревых насосах сообщение энергии жидкости производится с помощью лопастного рабочего колеса, и жидкость движется в межлопастных каналах данного колеса.
Существует два вида вихревых насосов – с открытым и закрытым боковым каналом корпуса насоса.
В первом случае насосы называются открыто-вихревые, во втором – закрыто-вихревые. Открыто-вихревые – одноступенчатые, закрытовихревые – одно- и много- ступенчатые; обладают самовсасывающей способностью.
Используются для перекачки незагрязненных, маловязких жидкостей и в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокий напор при небольшой подаче.
Принцип устройства, действия.
Рассмотрим поставленный вопрос на примере открыто-вихревого насоса. Жидкость из всасывающего патрубка поступает в боковой канал корпуса насоса и отводится в нагнетательный патрубок:
1 – боковой канал корпуса;
2 – межлопастной канал;
3 – корпус насоса;
4 – рабочее колесо;
5 – лопасть рабочего колеса;
6 – нагнетательный патрубок;
7 – всасывающий патрубок;
Во время действия насоса колесо движется с постоянной скоростью. Из всасывающего патрубка жидкость поступает в боковой канал и оттуда подсасывается в межлопастные каналы рабочего колеса, которое работает как колесо центробежного насоса. В межлопастных каналах на жидкость действуют 2 силы: сила давления лопастей и центробежная. Сила давления лопастей вовлекает жидкость в окружное движение и сообщает ей окружную составляющую скорости. Возникшие при этом центробежные силы вовлекают жидкость в поступательное движение в направлении периферии колеса и сообщают ей радиальную скорость 
. С такой скоростью жидкость движется через цилиндрическое сечение
.
Одновременно в межлопастные каналы подсасываются равные количества жидкости. Со скоростью через сечение
поток выходит в боковой канал, одновременно из бокового канала через кольцевое сечение
подсасывается равное количество жидкости, в боковом канале образуется кольцевой поток жидкости, который движется в направлении вращения колеса, последовательно перемещаясь из межлопастных каналов в боковой канал. В межлопастных каналах увеличивается скорость жидкости, в боковом канале увеличивается давление, поскольку сечения бокового канала больше сечения межлопастных каналов.
Напор и подача.
Выражение напора вихревых насосов показывают с помощью закона о количестве движения жидкости, развернув в виде прямой линии ось бокового канала.
Согласно закону, изменение количества движения секундной массы жидкости между двумя сечениями на участке 
равно сумме сил действующих на жидкость между этими сечениями:
1. – количество движения при входе.
2. – количество движения при выходе.
3. – сила давления на жидкость при входе на участок .
4. – сила давления на жидкость при выходе с участка .
– расход жидкости через межлопастные каналы к единице длинны бокового канала.
– скорость жидкости.
– средняя окружная скорость при выходе из колеса.
– площадь сечения бокового канала.
– давление жидкости при входе на участок .
– приращение давления жидкости на участке .
;
;
;
– теоретический напор насоса;
.
Подача насоса:
;
.
Движение жидкости в проточной части сопровождается интенсивным вихреобразованием и большими гидравлическими потерями:
| 
|  до 
|
В закрыто-вихревых насосах жидкость из всасывающего патрубка поступает в боковой канал и отводится в нагнетательный патрубок через окна в боковых крышках корпуса насоса.
Лекция 11