干式真空泵作為核心裝備廣泛應(yīng)用于半導體產(chǎn)業(yè)、太陽能電池制造、化工、制藥等重要行業(yè),
其研發(fā)和生產(chǎn)越來越受到重視。干式真空泵有多種結(jié)構(gòu)形式,其中主要有多級羅茨式、多級爪式、組合式(羅茨+爪型)和螺桿式等,抽氣過程中氣體的溫度和壓力存在復雜的變化。目前,
除制造裝配要求精度高、加工難度大等制約因素外,設(shè)計理論也亟待提高,如轉(zhuǎn)子熱變形及對間隙的影響、空氣動力性噪聲的產(chǎn)生與控制、顆粒物的抽除及在腔內(nèi)的運動等問題都值得深入分析,
因此,對泵腔的流場進行研究具有重要意義。
![羅茨真空泵的瞬態(tài)模擬 羅茨真空泵的瞬態(tài)模擬](https://0.rc.xiniu.com/g1/M00/2D/FD/CgAGTF1kfmyANOkEAAF2D-uVODA428.jpg)
近年來,計算流體力學(CFD ,Computational
FluidDynamics)發(fā)展迅速并被應(yīng)用于流體機械內(nèi)部流場的研究。在真空技術(shù)領(lǐng)域也不斷有 CFD 的應(yīng)用成果被報道, Boulon 和 Cheng
等研究了復合分子泵Holweck 排氣級和渦輪增壓泵內(nèi)的流動模擬問題;Wang
等對不同運轉(zhuǎn)條件下蒸汽噴射泵的性能進行了數(shù)值計算。本文以多級干式真空泵的羅茨型吸氣級泵腔為研究對象, 基于CFD 通用軟件AN-SYS -CFX
并采用動網(wǎng)格方法對泵內(nèi)的瞬態(tài)流動進行了數(shù)值計算, 討論了CFD 方法的適用性, 分析了氣體的流動現(xiàn)象和流場分布,
為進一步研究干式真空泵內(nèi)的物理過程和理論問題進行了有益的嘗試.
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通過學者的研究得出以下結(jié)論
(1)應(yīng)用動網(wǎng)格方法建立了干式真空泵羅茨吸氣級內(nèi)流動的瞬態(tài)模擬模型, 針對泵腔間隙接近0.1 mm 的實際機型, 在入口壓力為 100 和 1000
Pa時,與抽速曲線對比 CFD 數(shù)值結(jié)果的誤差分別為34.2 %和11.5 %。
(2)CFD 方法難以適用于入口壓力較低及極限真空時干式真空泵內(nèi)的流動分析, 但在入口壓力較高時具有較好的數(shù)值精度,
具體應(yīng)用中可依據(jù)工程實際允許的精度要求確定適當?shù)娜肟趬毫Ψ秶?/span>
(3)模擬計算了真空泵的性能并對其內(nèi)部的流動現(xiàn)象進行了分析,
指出羅茨型泵腔內(nèi)存在位置、大小和強度不斷變化的旋渦流動,并給出了泵腔內(nèi)溫度分布的變化。本文的研究結(jié)果有待結(jié)合工程實踐進一步檢驗和完善,其對干式真空泵設(shè)計和理論研究的幫助作用是可以預見的。