油擴散泵結(jié)構(gòu)對蒸汽射流場影響的數(shù)值研究.pdf

1、油擴散泵與其他種類真空泵相比，結(jié)構(gòu)更為簡單，無運動部件，沒有振動與噪聲，使用方便，壽命長，成本低，因此被廣泛應(yīng)用于各科學研究和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，如電子、冶金、化學、原子能等工業(yè)部門和空間技術(shù)等。擴散泵工作介質(zhì)為擴散泵油，盡管在結(jié)構(gòu)上采取了一些措施，但擴散泵油向高真空一側(cè)返流造成的油污染問題一直是制約擴散泵應(yīng)用的主要原因。
　　提高抽氣性能、抽氣穩(wěn)定性、降低返油率是擴散泵需要解決的主要問題，其中，低返油率擴散泵是當前科研、生產(chǎn)單位研發(fā)

2、的重點。擴散泵的返油與一級噴嘴形狀、尺寸、多級串聯(lián)噴嘴間距、擋油帽形狀、尺寸、擋油環(huán)設(shè)置位置等因素有關(guān)，這些因素決定了擴散泵油蒸汽的射流狀態(tài)和流場結(jié)構(gòu)。通過流場結(jié)構(gòu)分析可以更好地理解擴散泵的抽氣和返油機理，通過射流場控制可以有效地減少返流。由于擴散泵經(jīng)典理論難以準確描述和定量反映擴散泵油蒸汽射流流動特性，本文在分析擴散泵抽氣機理的基礎(chǔ)上，運用計算流體力學軟件Ansys-workbench，以K800擴散泵為計算原型，對其內(nèi)部蒸汽射流場進

3、行了數(shù)值模擬，得到了第一級噴嘴結(jié)構(gòu)、擋油環(huán)位置、擋油帽尺寸、串聯(lián)噴嘴級間距對擴散泵射流場的影響結(jié)果，對理解擴散泵抽氣機理、改進擴散泵抽氣性能、減少返油率均具有一定的指導(dǎo)意義。
　　數(shù)值模擬結(jié)果表明，噴嘴出口速度受喉部尺寸的影響，噴嘴出口速度隨喉部間隙減小而增大，隨噴嘴張角增大而增大;擋油帽過長或者過短都不利于擴散泵抽氣，存在與射流場匹配的最佳擋油帽結(jié)構(gòu)尺寸，此時返油率較低;擋油環(huán)的位置影響蒸汽射流流場分布及渦旋的形成，決定擴散泵的