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双级旋片真空泵内部流场分析及抽气效率分析研究

常亮  
【摘要】:旋片泵是最基本的真空获得设备,对旋片泵的研究具有重要意义。抽气效率是旋片泵重要的性能指标之一,提高抽气效率可以大幅度缩短抽气时间,有利于生产成本的降低。与国外同类产品相比,在抽气性能上国产泵与国外泵还有很大差距。要提高国产泵的性能,缩小与国外泵的差距,提高国产泵的抽气效率势在必行。本文以VRD-16双级旋片泵的抽气效率及内部流场分析作为主要研究方向,对双级旋片泵的理论抽速进行计算,利用三维绘图软件Pro/ENGINEER和计算流体力学通用软件Fluent,使用动网格技术,对VRD-16双级旋片泵的高真空级泵腔、高低真空级之间通道、入口通道内的流场进行数值模拟,并与VRD-16双级旋片泵的理论抽速进行比较,证明Fluent仿真模拟双级旋片泵是可行的,为下面针对双级旋片泵内部流场模拟和分析工作打下了基础。在对高低真空级之间通道内气体的流动过程进行数值模拟和分析后,发现通道内存在一段截面面积变化区域,在这段区域内气体的流速和压力值变化很大,改变通道此处的结构,发现通道截面积变化区域的结构参数对VRD-16双级旋片泵的抽气效率影响很大;当截面积过小时,会阻碍气体排出,明显降低了旋片泵的抽气效率。基于对双级旋片泵内部流动特性的研究和分析,发现原模型吸气腔在未达到最大吸气体积时已经提前结束吸气;改变原模型泵腔入口处结构,对比分析改变结构前后泵内部流场分布情况,发现泵腔入口结构参数对泵内部气体流动特性和泵的抽气性能的影响。对比高真空级内转子与定子切点处的不同间隙值和不同壁面温度的数值模拟结果,发现在低的入口压力条件下壁面温度和切点间隙值是影响泵抽气效率的主要因素;泵壁面的温度升高和间隙值过大都会使会泵的抽气效率下降。本文还对挡油罩内部气体流动过程进行了研究,发现原模型挡油罩的壁面结构是使其内部气体产生旋涡的主要原因,所以应减少挡油罩内壁面圆弧结构,降低挡油罩内气体能量耗散。


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