螺旋槽式牽引分子泵過(guò)渡流DSMC模擬研究.pdf

1、筒式牽引分子泵是牽引分子泵中的一種，氣體流向?yàn)檩S向。該泵結(jié)構(gòu)緊湊，具有高的壓縮比，在復(fù)合分子泵中，常常將其作為壓縮級(jí)，以獲得較高的出口壓力，在國(guó)外的復(fù)合分子泵中應(yīng)用的比盤(pán)型泵多。由于自身特點(diǎn)決定，分子泵的抽氣性能主要由抽氣通道的幾何形狀決定，因此，筒型牽引分子泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化一直是其設(shè)計(jì)研究的重點(diǎn)。 在筒型牽引分子泵的實(shí)際設(shè)計(jì)和性能計(jì)算中，人們提出過(guò)一些理論型線(xiàn)和一些理論計(jì)算方法，其中螺旋線(xiàn)型線(xiàn)因?yàn)槠湫途€(xiàn)簡(jiǎn)單，加工容易，從而在牽引分

2、子泵中最常用，而常規(guī)的理論模型多是計(jì)算分子流態(tài)下泵的性能，對(duì)過(guò)渡流態(tài)，一般采用半經(jīng)驗(yàn)公式。本文選擇螺旋線(xiàn)型線(xiàn)的抽氣腔，針對(duì)過(guò)渡流態(tài)，使用直接模擬蒙特卡羅(DSMC)方法對(duì)筒型牽引分子泵進(jìn)行模擬研究。 DSMC方法是一種研究稀薄氣體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的先進(jìn)的方法，在研究分子運(yùn)動(dòng)中采用了劃分單元格的方法、抽樣碰撞方法、運(yùn)動(dòng)與碰撞解耦方法、隨機(jī)數(shù)方法，來(lái)描述分子狀態(tài)，統(tǒng)計(jì)和分析分子的運(yùn)動(dòng)、碰撞、反射、旋轉(zhuǎn)、化學(xué)反應(yīng)等過(guò)程，記錄分子的位置、速度

3、、溫度、質(zhì)量、分子數(shù)密度、自由度、動(dòng)量、動(dòng)能等微觀(guān)參數(shù)，并能得出氣體的宏觀(guān)流動(dòng)參數(shù)、流動(dòng)特性和場(chǎng)信息，從而可以對(duì)分子進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)分析，分析得到稀薄氣體的各種性質(zhì)。本文利用直接模擬蒙特卡羅方法對(duì)螺旋槽式牽引分子泵的抽氣過(guò)程進(jìn)行研究，對(duì)螺旋槽式牽引分子泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其中分子溫度、表面溫度、氣體種類(lèi)、碰撞模型等方面進(jìn)行研究。研究得出轉(zhuǎn)子螺旋槽幾何參數(shù)對(duì)泵抽氣效率的影響，以及優(yōu)化參數(shù)的選?。粴怏w分子溫度對(duì)泵抽氣特性影響變化不大，出