螺旋槽式牽引分子泵過渡流DSMC模擬研究.pdf

1、筒式牽引分子泵是牽引分子泵中的一種，氣體流向為軸向。該泵結構緊湊，具有高的壓縮比，在復合分子泵中，常常將其作為壓縮級，以獲得較高的出口壓力，在國外的復合分子泵中應用的比盤型泵多。由于自身特點決定，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構優(yōu)化一直是其設計研究的重點。 在筒型牽引分子泵的實際設計和性能計算中，人們提出過一些理論型線和一些理論計算方法，其中螺旋線型線因為其型線簡單，加工容易，從而在牽引分

2、子泵中最常用，而常規(guī)的理論模型多是計算分子流態(tài)下泵的性能，對過渡流態(tài)，一般采用半經(jīng)驗公式。本文選擇螺旋線型線的抽氣腔，針對過渡流態(tài)，使用直接模擬蒙特卡羅(DSMC)方法對筒型牽引分子泵進行模擬研究。 DSMC方法是一種研究稀薄氣體動力學問題的先進的方法，在研究分子運動中采用了劃分單元格的方法、抽樣碰撞方法、運動與碰撞解耦方法、隨機數(shù)方法，來描述分子狀態(tài)，統(tǒng)計和分析分子的運動、碰撞、反射、旋轉、化學反應等過程，記錄分子的位置、速度

3、、溫度、質量、分子數(shù)密度、自由度、動量、動能等微觀參數(shù)，并能得出氣體的宏觀流動參數(shù)、流動特性和場信息，從而可以對分子進行運動學、動力學、熱力學分析，分析得到稀薄氣體的各種性質。本文利用直接模擬蒙特卡羅方法對螺旋槽式牽引分子泵的抽氣過程進行研究，對螺旋槽式牽引分子泵的結構優(yōu)化及其中分子溫度、表面溫度、氣體種類、碰撞模型等方面進行研究。研究得出轉子螺旋槽幾何參數(shù)對泵抽氣效率的影響，以及優(yōu)化參數(shù)的選?。粴怏w分子溫度對泵抽氣特性影響變化不大，出