内置式深冷泵抽速计算及数值模拟研究

基于全舱布泵概念设计的内置式深冷泵是真空羽流效应实验中维持真空舱内动态真空度的关键设备.对基于麦克斯韦速度分布假设的内置式深冷泵抽速计算公式分析发现,该式不适用于带喷流的空间发动机羽流实验舱内的动态真空度和冷板面积计算.采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对所设计的内置式深冷泵的抽速和真空舱内的动态真空度进行了数值模拟研究,结果表明DSMC方法在给定条件下能更准确地计算带喷流的空间发动机羽流实验舱内的动态真空度和冷板面积,计算结果与国外同类实验中空间发动机喷流流量与所需冷板面积的计算结果一致.     

叶片式正位移挤出机对PS/HDPE混合效果的影响

为考察叶片式正位移挤出机停留时间及转子轴转速对共混物微观结构及性能的影响,在自行研制的挤出机上进行PS/HDPE熔融共混实验,沿挤出方向进行取样并进行测试与表征,分析了转子轴转速、取样位置等对共混物力学性能及相形态的影响.实验结果表明:在相同转子轴转速条件下,距离进料口越远,复合材料的拉伸强度先快速升高,而后基本保持不变,转子轴转速较高时拉伸强度升高的速度较快;在同一取样位置,复合材料的拉伸强度随转子轴转速的升高先快速增加然后缓慢增加,存在最佳转速;扫描电镜照片显示分散相PS呈椭球形,沿挤出方向PS的粒径开始以较快的速度减小,而后减小的速度逐渐变慢.叶片式正位移挤出机中物料能在短的热机械历程内实现共混物的混合,混合效率得到提高.     

真空感应炉冶炼易切削钢的氧含量控制工艺

在真空感应炉中冶炼低碳高氧高硫易切削钢,其中氧含量的控制是一个难点.本文设计四种不同的冶炼方案,研究氧化铁皮的加入量、炉内真空度、合金加入顺序以及炉内保护气体种类等因素对钢液中氧含量的影响.结果表明,在真空度为0.1 MPa时,炉内气氛为5000 Pa氧气和96000 Pa氩气的混合气体,加入240 g氧化铁皮,同时石墨碳在合金化末期加入,钢锭中总氧含量达到250 ppm,收得率达到34.7％.实验通过合理控制合金化结束后的钢水保温时间,钢锭内部质量良好,无缩孔疏松.     

微细分级机转子结构参数对分级点的影响分析

通过理论分析和推导,建立粒径与分级机转子结构参数之间的关系式,分析影响粒径的结构因素和分级机转子结构参数对分级点所产生的影响,即:在分级机转速和通过的风量一定的情况下,转子结构参数影响产品的最大分级粒径;锥角、叶片倾角影响分级效率;转子叶片数的增多并不能使临界分级粒径变小。     

叶轮转子碰摩的非线性动力学响应

叶轮转子的碰摩是旋转机械的常见故障,严重的碰摩可能导致转子失稳、叶片断裂等后果。针对叶轮转子-机匣的碰摩进行研究,将叶片简化为一端固支的悬臂梁,考虑其在旋转状态下的离心刚化效应,机匣的局部变形采用Hertz模型表征,推导了叶片-机匣接触力的表达式,分析了叶片长度、截面惯性矩、叶片截面积和转速对接触力的影响,结果表明当叶片长度越小、截面惯性矩越大、转速越高接触力越大。基于所得的接触关系,给出了叶轮转子碰摩力模型,对叶轮转子碰摩的稳态响应进行数值模拟,结果表明系统在碰摩时的响应频率主要包括转速激励频率、反向进动频率及其线性组合,叶片的扰动将导致主要响应频率附近出现边频,边频在不同转速情况下存在多种不同形式。当反向进动频率相对于转速近似线性变化时,边频和转速与叶片数目线性相关。     

真空度对纳米碳管场发射性能的影响

研究了单壁纳米碳管(SWNTs)、双壁纳米碳管(DWNTs)和多壁纳米碳管(MWNTs)在不同真空度下的场发射性能。在超高真空条件下(2.0×10-7Pa),以上三种材料均表现出良好的稳定性;而在高真空条件下(1.0×10-4Pa),三种材料的场发射稳定性有不同程度的下降。通过控制系统真空度在2.0×10-7Pa～1.3×10-3Pa范围内逐渐变化,考察了真空度对纳米碳管场发射性能的影响及其机制,提出适合于SWNTs、DWNTs和MWNTs场发射性能测试和应用的真空度下限分别为6.0×10-5Pa、1.0×10-4Pa和5.7×10-4Pa。     

冻干香蕉过程参数优化的研究

对香蕉冻干生产工艺中的物料厚度、冻结方法、加热板温度、干燥室真空度等过程参数进行比较试验，结果表明：各过程参数的不同处理水平对香蕉冻干品质量和产量均有显著的影响。香蕉物料厚度取5nml～7mm，采用速冻方法冻结，加热板温度设定45℃，干燥室真空度控制于20Pa～30Pa范围，是香蕉冻干过程参数较佳的工艺条件。     

真空硅热直接还原制备镁锂合金研究

提出真空硅热还原制备Mg-Li合金的新方法.热力学分析结果表明,硅热法还原制备Mg-Li合金的适宜条件为:真空度≤102 Pa,还原温度≥1400 K;还原温度为1473 K时,同步液化冷凝镁锂的温度T＜1062 K,同步固化冷凝镁锂的温度T＜454 K.在温度1200℃、真空度10～20 Pa、还原时间2h和冷凝温度168～210℃的条件下进行实验研究,制得结晶较好的块状Mg-Li合金.X射线衍射结果表明,Mg-Li合金主要成分为Mg、Li3Mg17和Li0.92Mg4.08,残渣主要成分为Ca2SiO4.扫描电镜分析表明,Mg-Li合金呈羽毛状.X射线荧光及原子吸收分光光度计检测表明,Mg-Li合金中镁含量与锂含量分别为77.58％,8.27％.     

分级轮叶片结构和转速对分级性能影响的仿真

运用Fluent软件,采用液-固两相流的数值模拟方法,对超细粉体湿法离心分级机分级腔内流场进行数值模拟仿真;选用重整化群k-ε湍流模型和欧拉多相流模型,利用多重参考坐标系法,在稳态条件下,分析不同形状分级轮叶片分级腔内流体的速度分布情况,研究不同形状分级轮叶片对分级机分级性能的影响;选用离散相模型,在非稳态条件下,分析分级腔内颗粒轨迹的规律,研究分级轮转速对分级粒径的影响。结果表明:相比于直叶片和斜叶片,弧形叶片分级效果更好;采用弧形叶片结构,当分级轮转速为1 000 r/min时,分级粒径大于1μm,分级轮转速为2 000 r/min时,分级粒径接近1μm,当分级轮转速为3 000 r/min时,分级粒径小于1μm,增大分级轮转速有利于减小分级粒径。     

裂纹非线性呼吸行为对转子临界转速的影响

为了研究复杂涡动引起的裂纹非线性呼吸行为对转子临界转速的影响,构建了带横向裂纹Jeffcott转子的通用运动方程,利用新建运动方程对临界转速附近裂纹转子的稳态响应进行了数值研究。发现裂纹的非线性呼吸行为对转子不但具有增强稳定性的作用(与开裂纹转子相比),而且在一定条件下具有降低振动响应的作用(与无裂纹转子相比)。与无裂纹转子相似,稳定的裂纹转子的临界转速等于响应振幅最大且重心转向约90°对应的转速。裂纹转子的临界转速值随不平衡量方位角在开裂纹和闭裂纹转子固有频率之间变化。在转子实验台上进行了裂纹转子通过临界转速的实验验证,观察数据支持理论研究结果。     

真空度对MBE GaAs光阴极激活结果的影响

采用分子束外延(MBE)技术生长的GaAs光阴极材料,按照常规方法进行高-低温两步激活时,总是出现低温灵敏度比高温低的反常现象.研究中,当激活时的系统真空度从1×10~(-7)Pa提升到1×10~(-8)Pa时,发现结果能够重新出现低温灵敏度比高温灵敏度高30%的预期规律.此外,在系统真空度为10~(-7)Pa条件下,由于变掺杂材料的表面掺杂浓度较低,其出现光电流时的首次进Cs时间也较均匀掺杂材料长,而在真空度为约10~(-9)Pa条件下,这一情况也不再明显.初步分析造成该现象的原因,是与MBE材料的掺杂元素及其低温处理特性对真空度比较敏感有关.MBE阴极激活结果受系统真空度条件影响较大,因此对MBE变掺杂光阴极的制备工艺应随系统真空度条件不同而调整.     

真空增压铸造对Mg-Y-Nd-Gd-Zn-Zr合金工艺性能和力学性能的影响

目的通过真空增压工艺改善Mg-Y-Nd-Gd-Zn-Zr合金的铸造性能和力学性能。方法采用螺旋法、热裂环法、线收缩率测试方法,分别测试了不同真空度、浇注温度、凝固压力下合金的流动性、热裂倾向和收缩率。采用万能拉伸机测试合金的力学性能,采用金相显微镜观察合金的显微组织,采用截线法测量平均晶粒尺寸。结果重力下Mg-Y-Nd-Gd-Zn-Zr合金的螺旋长度为240~270 mm,裂环宽度为10~15 mm;真空下的螺旋长度为245~330 mm,裂环宽度为7.5~12.5 mm;凝固压力从0.2 MPa提升至0.8 MPa,合金的抗拉强度从320 MPa提升至335 MPa,断后伸长率从4.5%提升至6.0%。结论提高真空度、浇注温度,可显著提升合金的充型能力;提高凝固压力、降低浇注温度,可明显降低合金的热裂倾向;凝固压力越高、真空压力转换时间越短,合金的组织越致密,力学性能越高。     

动态流导法真空校准装置的性能测试

介绍了动态流导法真空校准装置的校准原理、校准方法,测试了性能指标,校准了分离规和磁悬浮转子规.实验结果表明,校准范围为(2.6×10-7～2.4×10-1)Pa,不确定度小于1.4%,磁悬浮转子规的校准结果与德国PTB的校准结果的一致性好于1.6%.     

真空断路器真空度与灭弧室屏蔽罩上感应电位联系机理研究

屏蔽罩电位是判断真空断路器灭弧室真空度水平优劣的一种技术手段,研究人员对屏蔽罩电位信号成分及其形成机理进行了大量的研究工作,并在理论上和试验方面取得了一定成果。但对于真空屏蔽罩上电位的成因并无公认的解释,且实际应用中难以将不同型号的断路器按同一标准对待。为寻求真空度与屏蔽罩电位的内在联系机理,本文基于前人研究成果,从电介质学及气体放电的相关理论出发,将真空度劣化过程分成三个阶段分别讨论,阐述了各个阶段依据理论基础。特别针对真空度高于0.1 Pa时较难判断的屏蔽罩电位值,利用有限元分析的方法进行了3D电场计算,分析了该真空度范围下屏蔽罩电位的变化规律,研究成果提供了一种真空度判断与评估的可行方法,具有较好的应用参考价值。     

Hochvakuumpumpe gegen Atmosphäre

High vacuum pump working against atmosphere The OnTool^TM Booster vacuum pump consists of side channel and Holweck pump stages, achieves 10⁻⁵ mbar (10⁻³ Pa) pressure and works against atmosphere. Research, which is done on side channel pump stages, shows ways to increase the compression and pumping speed and to reduce their power consumption. The experiments show that rotors with radial blades machined on both sides at the periphery of the rotor have a better performance than rotors with radial blades machined only on one side of the rotor, rotors with semicircular blades or rotors with straight blades. It was also shown that the compression ratio of side channel pump stages depends on the number of radial blades at the periphery of the rotor. The compression ratio of side channel pump stages achieves its maximum at a specific number of radial blades in the rotor N_m = D · k_m because the momentum and energy transfer from rotor to gas in the side channel has its maximal value with this number of radial blades. Reduction of the axial gaps between the rotor and the stator increases the compression ratio of side channel pump stages as expected due to lower leakage along the gaps.     

在不同真空度下的卷心菜真空冷却实验对比研究

在卷心菜真空冷却实验中,真空度是影响冷却时间和效果的主要因素。本文通过设定不同的自动补气阀工作压力范围来控制真空室的压力,进行卷心菜真空冷却实验,并分析了此过程中水分在低压下的气化过程。实验发现,自动补气阀工作压力范围分别为700 Pa-900 Pa、1000 Pa-1200 Pa和1300 Pa-1500 Pa时,当温度最低处(表叶)达到预定的0．7℃时,耗时分别为11 min、22 min和43 min,中心温度分别为3．86℃、6．68℃和9．11℃。结果表明：700 Pa～900 Pa的自动补气阀工作压力范围,对卷心菜进行真空冷却实验的效果较好；对于特定食品的真空冷却,应该可以找到各自恰当的自动补气阀工作压力范围,以提高冷却的效率。     

直接冷却中氮化铝与无氧铜低温真空接触热导的实验研究

以5W／20K小型G-M制冷机为冷源，对低温下氮化铝（AlN）与无氧铜（OFHC）界面的接触热导进行了实验研究和分析。在45～140K内，氮化铝／无氧铜界面接触热导随温度的升高而增大，同时亦随接触压力的增加而增大。实验中同时得到了氮化铝在低温下的热导率，随温度的升高，氮化铝热导率值逐渐增大。就氮化铝低温热导率及氮化铝／无氧铜接触界面热阻随温度变化规律进行了微结构机理分析。     

Gasdruckschwingungsverteilung im Meridianschnitt von Seitenkanalverdichtern

The blade pass and the turbulent eddy flow in unsteady pressure field of the side channel cause heavy gas pressure oscillation in the side channel with negative concomitant phenomenons, mechanical vibration stimulus of the compressors casing and noise emission from the compressor. The gas pressure oscillation isn´t homogeneous distributed in the side channel, but it shows a topology with considerable gradients in profile of the side channel at α_K = constant with more intense dependence in circumferential direction. Gas pressure oscillation can be characterized by RMS, peak value of gas pressure oscillation and amplitude value of gas pressure oscillation at blade rotation frequency as main stimulating frequency. In this report experimental results of gas pressure oscillation of a side channel compressor are presented.     

High vacuum side channel pump working against atmosphere

The OnTool™ Booster vacuum pump consists of side channel and Holweck pump stages. This pump achieves 10⁻³ Pa final pressure and exhausts against atmosphere. Research is done on side channel pump stages. It shows the ways to increase the compression and pumping speed while simultaneously reducing size and power consumption.The influences of a backing pump on the power consumption, the form and number of rotor blades on the performance of side channel pump stages have been investigated. It was shown that the power consumption of the pump at final pressure drops from 1150 W to less than 150 W, if a backing pump is used. The properties of double-flow and single-flow side channel stages were compared to each other. It was shown that double-flow stages have a higher pumping speed and a lower compression than single-flow stages.As a result of the investigation the compression and pumping speed of side channel pump stages are increased significantly at reduced power consumption.     

现场真空漏孔校准装置的设计

为了减小现场环境与校准环境的差异对真空漏孔校准的影响,通过理论研究,设计了现场真空漏孔校准装置,可实现对真空漏孔的现场校准。考虑到现场真空漏孔校准装置需便于携带及搬运,装置的设计采用了分体式结构。现场真空漏孔校准装置由抽气系统、校准室系统、真空漏孔连接系统、流量输出系统、充气系统、定容室与压力测量系统及烘烤系统等7个部分组成,复合了定容法及固定流导法两种校准方法,预计真空漏孔校准范围为5＆#215;10-10～5＆#215;10-5 Pa？m3/s,合成标准不确定度为10％。