东北大学学报（自然科学版）

东北大学学报:自然科学版 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (11): 1623-1628.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2020.11.016

• 机械工程 • 上一篇    下一篇

基于DSMC方法的涡轮分子泵跨流态抽气性能研究

李博， 马兆俊， 王晓冬， 巴德纯   

  1. (东北大学 机械工程与自动化学院， 辽宁 沈阳110819)
  • 收稿日期:2020-04-28 修回日期:2020-04-28 出版日期:2020-11-15 发布日期:2020-11-16
  • 通讯作者: 李博
  • 作者简介:李博(1987-)，男，辽宁铁岭人，东北大学博士研究生; 王晓冬(1963-)，男，辽宁铁岭人，东北大学教授，博士生导师； 巴德纯(1954-)男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师.
  • 基金资助:
    国家重大科学仪器设备开发专项(2017YFF0105800).

On the Cross Flow Regime Pumping Performance of Turbomolecular Pumps Based on DSMC Method

LI Bo， MA Zhao-jun， WANG Xiao-dong， BA De-chun   

  1. School of Mechanical Engineering & Automation， Northeastern University， Shenyang 110819， China.
  • Received:2020-04-28 Revised:2020-04-28 Online:2020-11-15 Published:2020-11-16
  • Contact: WANG Xiao-dong
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摘要： 基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法，可以计算获得涡轮分子泵叶列在不同稀薄气体流态下的抽气性能.通过改变涡轮叶列旋转速度、气体入口结构尺寸及被抽气体温度等参数，能够得到涡轮分子泵最大抽气效率和最大压缩比的变化情况.比较各参数在不同流态下对抽气性能的影响程度，并计算不同流态下涡轮叶列返流的变化.计算得出增大叶片速度在分子流态下对涡轮分子泵性能的提升最为明显，缩小气体入口面积可以提升涡轮分子泵压缩比等结论.从而为提升涡轮分子泵抽气性能提供了手段，拓展了涡轮分子泵的工作范围.

关键词: 涡轮分子泵, DSMC方法, 跨流态, 抽气效率, 压缩比

Abstract: Based on the direct simulation Monte Carlo (DSMC) method， the pumping performance of TMP (turbomolecular pump) blades in different rarefied gas flow regimes can be calculated. By changing the rotating speed， air inlet structure and the temperature of the pumped gas， the change of maximum pumping efficiency and maximum compression ratio of TMP can be obtained， and the influencing degree of each parameter on the performance of TMP in different flow regimes can be compared. At the same time， the change of the return flow of the turbine blades in different flow regimes is calculated. It is concluded that increasing the blade speed in the molecular flow regime can significantly improve the performance， and reducing the gas inlet area can improve the compression ratio of TMP， so as to provide the means to improve the performance and expand the working range of TMP.

Key words: TMP (turbomolecular pump), DSMC (direct simulation Moate Carlo) method, cross flow regime, pumping efficiency, compression ratio

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