文献类型：会议

作　　者：王桂鹏 王晓明 刘鑫宇 谢元华 刘坤 巴德纯

作者单位：[1]东北大学机械工程与自动化学院 [2]东北大学真空科技与航天工程研究中心 [3]东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室

基　　金：国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(U22A20179);“十三五”国家科技重大专项课题(2017ZX02201005-001)

会议文献：中国真空学会2023学术年会论文集

会议名称：中国真空学会2023学术年会、第十六届国际真空科学与工程应用学术会议（VSEA-16）

会议日期：20230807

会议地点：中国广东广州

出版日期：20230807

语　　种：中文

摘　　要：随着计算流体力学的发展,数值计算方法已经广泛应用于真空泵的设计开发。真空干泵抽气过程中,泵腔内通道气体输运常跨域多种流态,甚至有的泵内气体跨越分子流、过渡流、连续流等三种流态,不同流态的计算方法差异大。在泵的吸排气口、腔体等连续流区域使用计算流体力学(CFD)方法进行分析;在间隙通道等非连续流区域,CFD无法准确捕捉间隙泄漏、流动滑移、温度跳跃等现象,考虑引入过渡流领域的直接模拟蒙特卡洛方法(DSMC)方法进行粒子统计分析。但是由于真空干泵内转子的高速运转,连续流与非连续流的边界持续、快速发生变化。现有的DSMC和CFD计算方法,均不能对真空干泵内的稀薄气体流动过程进行准确分析,导致理论计算结果与试验结果存在较大差异,尤其是在不同流域的边界地带,数据流传递机制不清晰,无法进行连续分析计算。本研究提出了一种应用于真空泵内实现CFD方法与DSMC方法进行耦合计算的方法,对计算区域进行模糊分区,实现对不同流态的模糊重叠区和边界区进行迭代计算。兼顾数值计算效率与精度,根据数值残差选择不同的松弛迭代算法,完成宏观物理量与微观粒子统计量的转换,实现不同流态信息在过渡区域进行状态耦合,完成真空干泵内流动的连续计算,建立真空干泵内稀薄气体跨流态输运理论。本研究提出的应用于真空干泵的耦合计算方法为探索稀薄气体的跨流态输运过程和建立真空干泵的输运理论提供了一种解决方法,同时为真空干泵的设计提供理论支撑。

关 键 词：真空干泵  稀薄气体输运  过渡流 耦合计算  设计理论

分 类 号：TB752]