在压液矩形装置中，流体和机械之间的传递是通过作用在流体上的力来进行的。当流体和叶轮接触时，流体对叶轮接触面产生作用力，同时也受到叶轮接触面的反作用力。因此，当固体运动时，不是叶片对流体做功，就是流体对叶片做功。作用在流体上的力为正压力、剪应力、质量力。坐标系的选取选用绝对坐标系构建，选用相对坐标系分析。
质量力求解叶片两侧一侧为受压面（即前表面），一侧为背压面（即后表面），受压面和背压面共同构筑了流道空间，但是在受压面和背压面附近，液体受到的惯性力不同，原因是离心力和科氏力F1、F2、F3是不同的，因此，在叶间流道中形成了横贯主流方向的压力差，所受的惯性力要与流体中的压差平衡，此压差应包括流体微团所受到的正压力和剪应力。所以流道中的液体不会产生明显的横向移动。但是在叶片表面，由于液体粘度形成了边界层。在边界层内，在流体微团所受的3个力中，背离叶片表面随半径增大而增大。F1与F3均垂直于叶片表面，因此两者的合力均受相对速度的制约；但是相对速度的变化对F1=w2/Rc影响较大，对F2=-2w的变化影响较小。因此，在边界层内，由于液体粘性的影响，离叶片距离越远，相对速度越大，对离心力F1的变化影响越大。逐渐增大影响的F1就会逐渐地推动液体离开边界层。这种趋势增大了液体分子的储运现象，液体分子通过这种激烈的动量储运和能量储运，使得不同流体微团之间的动量差异和能量差异逐渐消失，使叶片所夹流道内流体的动量、能量趋于均匀化，趋于一致。
在压液矩形装置中，设m为液体质量，由公式au=av+aw+ac，可以知道，流体微团受到的合力应当为R=mau=m（av+aw+ac）单位质量液体受到的质量力为F=Rm=aa=av+aw+ac工作轮壁面上的各点，都受到油压的作用，此压力垂直于壁面，且其方向是指向壁面。因此，作用在流体上的力有以下3种<5>（）：（1）曲率半径R的弯曲流道会产生1个垂直于叶片流道的离心力F1=w2R；（2）叶轮的转动产生1个垂直于主轴线的（或者说是径向的）离心力F2=r2；（3）科氏力垂直于流动方向，大小为F3=2w.
压力场求解和摹拟依据压力的全微分，压力场分布可以表从的摹拟结果我们可以发现在压液矩形装置的入口处压力稍微低于系统压力，在出口处比较接近系统压力。形成这种状况的原因是：液体流入泵体时，具有初始速度，液体首先冲击叶片的背压面，因而在受压面附近就会形成一定的低压，随着液体分子间的储运现象逐渐剧烈，液体的静压逐渐上升。但是液体在叶片处不能得到很大的静压，因为压液矩形装置主要是依靠液体的动压（速度）工作的，因而液体静压不会大幅度上升。
本构压液矩形装置的压力来源主要是供油系统。供油系统的功能主要是补充压液矩形装置工作液的泄漏，建立系统压力<7>。压液矩形装置叶片受压面液体的应力摹拟结果10.泵体受压面剪应力在YOZ投影面内的等值线图泵体叶片受压面剪应力xx从10的摹拟结果可以发现，在叶片受压面的液体承受的剪应力与其他方向的3个应力比较，剪应力较小。因此，设计叶片时，为了使设计计算相对简便，可以忽略叶片受压面剪应力的存在。但是叶片表面处液体受到应力的结果是降低了叶片的使用寿命。
泵体叶片受压面剪应力yy0泵体叶片受压面剪应力zz6结束语通过以上的分析和摹拟结果，我们可以清楚地看到，在压液矩形装置的受压面上，液体的速度场、压力场、旋度场、应力场均随着液体的流动而增大。速度场增大的结果是液体获得动压；压力场增大的结果是液体获得了静压；旋度场增大的结果是增加了液体的流动损失，降低了压液矩形装置的效率；应力场增大将降低叶片的使用寿命。通过前面的摹拟分析，可以综合考虑速度场、压力场、旋度场、应力场造成的影响，制造出更好的叶片和流道。 |
