高转速背景下涡轮分子泵的发展机遇与挑战

传统直叶片结构的涡轮分子泵在高转速的背景下面临着新的发展机遇与挑战,为了突破当前遇到的“涡轮分子泵的抽气速率随着涡轮转速增加到一定程度以后就不再增加,仿佛进入了一个饱和状态”的瓶颈问题,文章从分子气体动力学基本原理出发,采用蒙特卡洛方法,分析了涡轮转速提高以后给涡轮分子泵的抽气机制带来的新变化,发现了传统直叶片结构的抽气叶列和抽气模式与目前达到的高转速不匹配限制了抽速的提升,但高转速背景下又为其抽气性能的提升提供了可能。理论分析和研究发现在涡轮叶列中设置随叶片半径变化的扭转叶片是突破瓶颈的途径,论述了设置扭转叶片的根本原因,提出了高转速小角度的设计理念和新型扭转叶片的几何建模的方法,以期实现最佳叶列结构的设计与求解,为研制高转速下高性能、高适应性涡轮分子泵提供理论依据与技术支撑,也为将来涡轮分子泵的结构优化设计提供了一个方向。

基于神经网络的涡轮分子泵性能预测

涡轮分子泵作为维持洁净高真空环境的关键设备,广泛应用于半导体制造、空间模拟等诸多领域。然而,准确高效预测涡轮分子泵性能一直是亟待解决的难题,现有方法往往因模型缺乏通用性和计算效率不足而难以令人满意。文章聚焦于开发一种基于神经网络模型的涡轮分子泵抽气性能预测方法,旨在攻克上述挑战。提出了一种神经网络模型,该模型能够有效学习和模拟涡轮分子泵的复杂动态行为。模型训练数据涵盖数值模拟结果和实验测试数据,使其具备良好的泛化能力和预测精度。通过数值模拟和实验测试的双重验证,证明了神经网络模型能够准确预测涡轮分子泵抽气性能,并且根据实验测试结果综合分析了影响其抽气能力的诸多因素。结果表明,该模型可作为在分子流态下涡轮分子泵结构设计和性能评估的工具,能助力优化涡轮分子泵设计,进而提升其抽气效率和适用性。

基于组合叶列的涡轮分子泵结构优化与抽气机制研究

为了满足涡轮分子泵精准的设计计算和抽速更大的技术要求、弥补传统的单级叶列计算算法的不足,采用真实的动叶列和静叶列组合结构模型,建立组合叶列模拟计算算法,并以对抽速影响较大的前4级组合叶列为例,开展涡轮分子泵的结构优化与抽气机制研究。研究发现:优化后的结构参数模型与原结构相比,组合叶列的最大抽速和最大压缩比分别增大了28.22%和13.99%;减小气体分子返回入口的概率、增大气体分子与下表面碰撞的概率将有利于改善涡轮分子泵的抽速。该研究从分子运动学角度揭示了涡轮叶列的抽气机理,为涡轮分子泵精准的设计和结构优化提供了新的理论依据和模拟计算算法。

分子泵的世纪回顾与展望

分子泵自 1912年诞生以来 ,至今已快近一个世纪了。它在初期进展较缓慢 ,在 1970年以前 ,分子泵的应用还仅限于核物理、电真空、表面科学等领域。但近 2 0年来由于半导体产业的兴起和薄膜工业的发展 ,分子泵才被人们所重视 ,并得到了兴旺和发达 ,现代的分子泵已发展到实用和普及的阶段。本文回顾了分子泵近百年的发展历史 ;详细地介绍了分子泵在各个时期的发展状况 ;对初期的分子泵、涡轮分子泵、磁悬浮轴承和气体静压轴承式涡轮分子泵、复合式分子泵、低温型涡轮分子泵、新型牵引分子泵、陶瓷涡轮分子泵 ,抽反应生成物的涡轮分子泵和极高真空涡轮分子泵等做了重点的分析。最后指出分子泵的发展前景。

串联分子泵获得10^(-9)Pa真空的实验研究

介绍了采用两级分子泵串联系统获得 10 - 9Pa真空度的实验研究。实验证明 ,通过串联一台分子泵 ,可以有效地提高系统对氢气的压缩比 ,显著提高系统的极限压强。

全玻璃太阳集热管烘烤排气工艺采用复合分子泵抽高真空

采用复合分子泵替代油扩散泵进行全玻璃真空太阳集热管排气烘烤抽高真空试验。选用了三种型号分子泵,在集热管自动连续烘烤排气线上进行实验。经过约一年较长时间生产运行试验后,分子泵经受了190次以上的集热管管口破裂引起的大气冲击,没有损坏,抽真空性能无明显变化。采用分子泵烘烤排气工艺制备的集热管,按国标在温度350℃,48 h高温老化试验后,吸气剂镜面消失率约为5%,仅为国标规定值的10%。

真空的获得与测量

“真空的获得与测量”是近代物理实验中的一个有关真空技术的基础性实验本文论述了该实验的意义及更新的必要性,简单描述了实验装置,记述了主要技术指标以及实验内容.

基于DSMC方法的涡轮分子泵跨流态抽气性能研究

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.

吸气式电推进中的气体捕集系统的设计分析

针对吸气式电推进系统中的气体捕集系统,提出了一种能够准确计算气体捕集率的理论模型,并以此为基础开展了气体捕集系统的优化设计。首先,通过分析几类代表性气体捕集系统的捕集特点,提取了影响气体捕集率的关键参数。然后,通过分析进气道内气体分子的微观行为,推导得到了气体捕集率的理论公式,获得了无量纲管长、末端净透射率等关键参数对气体捕集率的影响规律。最后,利用理论模型,对实际飞行条件下的气体捕集系统开展了优化设计。结果表明,当末端净透射率给定时气体捕集率随无量纲管长先增后减,且最大捕集率与末端净透射率正相关。通过使用涡轮分子泵提升末端净透射率并对无量纲管长进行优化,实际飞行条件下的气体捕集率可以达到50%以上。

混合分段算法计算涡轮分子泵的压缩比

为了进一步完善分子泵在整个流态区域内抽气性能的计算,本文分别对主要用于描述连续流体运动问题的连续流态方程法和主要用于描述分子流态问题的特征系数法进行了评价,两种方法在计算涡轮分子泵压缩比时有各自的适用范围。为了提高涡轮分子泵在过渡流态下压缩比的计算精度,本文在比较两种方法的计算精度和适用范围的基础上提出了混合分段算法。通过与实验值的对比,发现通过混合分段算法得到的最大压缩比与实验值的最大误差为10.5%,相对于连续流态方程法和特征系数法分别减小了34.0%和44.7%,证实了混合分段算法的适用性。该方法可以分析整个流态区域内涡轮分子泵的抽气性能,为分子泵压缩比的全流域计算提供参考。

涡轮分子泵曲面叶片抽气特性研究

涡轮分子泵广泛应用于半导体与薄膜工业、核物理及表面科学等领域,是获得超高真空环境的核心机械设备。本文从一体成型的涡轮转子的可加工性出发,提出了一种涡轮叶片的结构改进方案,并分别使用二维模型和三维模型对改进前后的结构进行性能评估:在相同几何结构下,二维模型计算单级涡轮叶列的何氏系数略高于三维模型,压缩比略低于三维模型。同时,改进模型在解决涡轮叶片叶根可加工性的同时,其最大何氏系数和最大压缩比均有一定程度的提升。

上海4UH静电加速器的现状

本文报道了上海4UH静电加速器目前的状况,迄今加速器已运转了近1万h,取得了经验,发现了问题并作了改进。

高速高效率分子泵电机设计与分析

分析了高速电机的损耗及效率 ,研究了分子泵的运行特性 ,从提高电机效率及满足分子泵的要求出发 ,讨论了电机的设计方法及工艺措施。