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高真空干泵螺旋级抽气性能的数值计算模型

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高真空干泵螺旋级抽气性能的数值计算模型

发布日期:2016-05-19 00:00 来源:http://www.bkzkjx.com 点击:

      微型化和一体化是干式真空泵发展的重要趋势,高真空干泵是具有代表性的一种新型干泵。本文对高真空干泵的重要部件之一的单螺旋转子进行了数值研究,通过对几何模型重要参数的分析,结合了直接模拟蒙特卡罗的程序思想,对单螺旋转子工作过程进行仿真。模拟得到了单螺旋转子几何参数对抽气效率的影响机制,得到影响高真空干泵性能的参数调节机制,为高真空干泵的设计提供了理论依据和指导。


  近年来,螺杆式真空泵(简称螺杆泵) 备受关注,其转子采用螺旋式空间曲线,具有许多显著的优点,如传送介质平稳、噪声低、允许较高的转速、结构紧凑、使用寿命长等。螺杆泵在工业和国防等领域有着十分广泛的应用,如化工制药、航空航天、石油化工、半导体装备、特气回收、通用工业等。单螺杆泵是螺杆泵的一种,采用高速转动的转子表面携带气体分子,使气体连续地被抽出泵体,具有扰动极小、平稳传输的特点。


  清洁化、微型化和简单化是真空获得设备及系统发展的重要趋势,其中最具代表性的是高真空范围内直排大气的干式真空获得技术。高真空干泵采用多种高速旋转的单轴泵复合而成,靠近吸气侧采用单螺旋转子来完成大排量的吸气传输过程。在气体传输过程中,螺旋级转子的叶片形状、数量、尺寸、倾角等结构设计参数的选取,将对其抽气性能存在较大的影响。


  直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法的基础是追踪模拟分子的运动轨迹,这个过程要从给定的初始状态出发,初始状态在宏观流动为定常流动条件下的选取是任意的,在追踪过程中,模拟分子在不同状态下的参数得以记录,再通过进一步的统计平均,就可以获得气体宏观状态的参数。螺旋级在工作过程中主要处于分子流区域,基于Bird 等改进的DSMC方法,可以建立转子模型中螺旋槽通道内气体流场的数值模拟方法。

    DSMC 方法在高真空干泵的应用中,可以有效对螺旋级转子的性能进行模拟

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