盤型分子泵過渡流態(tài)DSMC模擬研究.pdf

1、盤型分子泵是牽引分子泵中的一種，氣體流向?yàn)閺较?，不同于軸流牽引分子泵。由于自身特點(diǎn)決定，其抽氣腔的幾何形狀決定了泵的抽氣性能，這樣對(duì)于分子泵的設(shè)計(jì)來說，怎樣能讓氣體在徑向有效的流動(dòng)，是盤型分子泵的研究重點(diǎn)。實(shí)際設(shè)計(jì)中提出過很多理論型線，也有很多的氣體研究方法，本文主要研究的是其中的圓弧形型線的抽氣腔，使用的研究方法是直接模擬蒙特卡羅方法(DSMC方法)。圓弧形型線在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的十分廣泛，因?yàn)槠湫途€簡單，加工容易，從而成為現(xiàn)今牽引分子泵的

2、主流之一。同時(shí)，盤型分子泵的結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，在復(fù)合分子泵中，將其作為牽引級(jí)來說比圓柱螺旋槽盤型泵短，節(jié)約了空間，減少了泵體高度，使得泵的動(dòng)平衡性能加強(qiáng)。直接模擬蒙特卡羅方法是一種先進(jìn)的研究稀薄氣體動(dòng)力學(xué)的方法，在研究分子運(yùn)動(dòng)中采用了劃分單元格的方法、抽樣碰撞方法、運(yùn)動(dòng)與碰撞解耦方法、隨機(jī)數(shù)方法，將分子的狀態(tài)描述出來，統(tǒng)計(jì)和分析分子的運(yùn)動(dòng)、碰撞、反射、旋轉(zhuǎn)、化學(xué)反應(yīng)等過程，記錄分子的位置、速度、溫度、質(zhì)量、分子數(shù)密度、自由度、動(dòng)量、動(dòng)能

3、等微觀參數(shù)，并能得出氣體的宏觀流動(dòng)參數(shù)和流動(dòng)特性，從而可以對(duì)分子進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)分析，分析得到稀薄氣體的各種性質(zhì)。本文利用直接模擬蒙特卡羅方法對(duì)盤型分子泵的抽氣過程進(jìn)行研究，在巴德純教授的研究基礎(chǔ)上繼續(xù)研究盤型分子泵中分子溫度、表面溫度、表面反射類型、氣體種類、碰撞模型等方面研究。研究得出分子溫度對(duì)于抽氣特性影響變化較大，出現(xiàn)了微小范圍的波動(dòng)；低的表面溫度能提高泵的抽氣性能；鏡面反射與漫反射有一個(gè)最佳比例點(diǎn)，也就是意味著表面粗