论文摘要
近年来,随着磁悬浮轴承技术的发展,涡轮叶片的线速度已经接近或超越分子平均热运动速度,这种情况下的涡轮分子泵抽气机理和性能参数与过去有很大不同。而且,便携式质谱仪的出现也促进了涡轮分子泵小型化的发展,这对其精准的设计提出了更高的要求。在过去,涡轮叶列的抽气理论研究多数是基于简化的二维模型,采用的方法也是与实际偏差较大的积分中值法或几何中值法,即便是三维模型也仅仅是只考虑单级涡轮动叶列的抽气作用。本文从涡轮分子泵基本抽气理论出发,以解析方程的形式建立严格的涡轮叶列三维几何模型,考虑相邻静叶列的反射作用,基于分子流态基本假设,采用试验粒子蒙特卡洛(TPMC)方法,以VB语言为基础,提出一种能够计算涡轮分子泵抽气性能和揭示其抽气机理的改进算法。该算法的独特之处在于将动静叶列一起考虑,直接模拟气体分子在涡轮叶列中的运动,通过跟踪其运动轨迹,精准地定量表述其在6个区域的分子密度分布(包括上叶片、下叶片、涡轮齿根、泵腔内壁、入口和出口),从而研究涡轮分子泵的流场分布、性能特征和抽气机理。通过模拟计算发现:在动叶列出口区域,分子向半径大的方向聚集,且转速越高聚集效应越明显,当分子位置半径与涡轮叶列齿顶半径之比位于0.92～0.94时,局部相对分子密度等于整个出口区域的平均相对分子密度;在动叶列内,下叶片区域的分子密度占比最高;在静叶列内,随着转速的增加,出口区域的分子密度并未显著升高,说明静叶列在涡轮分子泵中主要起到提高压缩比的作用。该算法的提出也为下一阶段开展多级涡轮分子泵模拟计算和性能结构优化的研究奠定了基础。
论文目录
文章来源
类型: 国际会议
作者: 孙坤,韩峰,赵凡,张世伟,张志军,韩进
关键词: 涡轮分子泵,抽气性能,算法,数值计算
来源: 第十四届国际真空科学与工程应用学术会议 2019-08-04
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 数学,机械工业
单位: 东北大学机械工程与自动化学院
分类号: O242;TH38
DOI: 10.26914/c.cnkihy.2019.004789
页码: 137-139
总页数: 3
文件大小: 119k
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