热辐射等效方法计算分子流状态下真空管道的传输几率

真空模拟软件大多是基于蒙特卡罗法开发,尚缺少成熟的商业软件。基于热辐射和真空分子流物理机理上的相似性,可以采用热辐射等效来模拟真空分子流。本文利用理想气体状态方程和分子运动论推导出了利用热辐射模拟进行真空管道传输几率计算的公式,利用ANSYS软件进行了二维和三维的热辐射模拟,利用公式计算得到的圆柱管和圆截面直角弯管传输几率和文献基本相符。此外针对二维模拟还分析了不同参数和网格尺寸对计算结果的影响。由于商业软件计算的便利性,热辐射等效方法可以高效地完成复杂模型的分析,为传输几率计算提供一种新的选择。     

涡轮分子泵入口接管束流效应的蒙特卡洛计算

在入口管路束流效应和涡轮端盖反射作用的双重因素影响下,以纯分子流态经泵前入口管道流向涡轮分子泵环形一级动叶列抽气面处的气体分子,其入射密度是不均匀分布的。本文基于自由分子流态基本假设,建立入口直圆管道计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,利用Molflow+软件,模拟被抽气体分子经泵入口到涡轮叶列抽气面的飞行过程及行为;数值计算得到气体分子到达涡轮转子一级动叶列入射平面的密度分布和气体通过入口管道的传输几率,并分别经回归分析拟合给出二者的计算公式,可为涡轮分子泵抽气性能的后续研究提供更精确的理论数据;算例证明,以此分布计算分子泵一级动叶列的正向传输几率,比采用均匀分布假设的积分中值法的计算结果偏小。     

抽速测试罩蒙特卡洛计算的误差分析

一、引言 对自由分子流传输几率的蒙特卡洛计算进行误差分析是比较容易的。分子通过真空元件与否这一随机试验进行N次构成的人造子样可视为挟义贝努里概型,其方差可由二项式分布的方差推出,算出的传输几率近似值是其真值的无偏估值,二者在一定置信概率下的概差可用区间估计来解决。自然,概差与模拟分子数(样本量)、传输几率估值和置信概率有关。然而,抽速测试罩蒙特卡洛计算的误差分析却一直没有解决,国外从事这方面工作的真空工作者〔1—3〕都只给出计算结果,避而不谈误差问题。我们过去〔4〕也回避了这一问题,虽然采用了线性回归来代替作…     

真空管路中后续管道的传输几率

由于集束效应的影响，真空管路中后续管道与入口连接大容积的管道的入口条件不相同，因而其传输几率的计算用现有的近似计算公式将会导致较大的误差。本文计论了集束效应对后续管道的影响结果，以现有的计算公式为基础，导出了后续管道传输几率的较为精确的近似计算公式。     

弯曲圆筒传输几率与弯曲角度关系之二

用蒙特卡洛法对圆筒弯曲角度与分子流导关系的初步研究业已完成。本文通过计算有效分子的平均路径,对传输几率受弯曲角的影响作出物理解释;计算了圆筒弯管两边长度不等情况下的传输几率,发现它与方向无关;最后,对程序的特点作了扼要说明。一、前言作者等曾采用蒙特卡洛方法考查了图1所示的弯曲圆筒中弯曲角度θ与传输几率P的关系。用自由分子流模型,以角度和长径比为几何参数,并假定     

涡轮分子泵入口结构改进的计算研究北大核心CSCD

针对涡轮分子泵的入口管道束流效应和涡轮端盖反射效应对传输几率的不利影响、以及大口径涡轮分子泵与小型仪器相连接的难题,本文提出分子泵入口结构的改进方案:将涡轮转子的平板端盖改成锥形反射屏结构,把过渡连接件做成圆弧过渡段结构。文中根据实际结构参数,建立了不同结构类型的计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,基于自由分子流态基本假设,利用Molflow+软件,计算了各个结构模型的传输几率。计算结果表明:当倾角α的取值范围在60°～70°、圆锥底角β的取值范围在25°～45°之间时,理论上可将涡轮分子泵的抽气速率提升5%左右。     

涡轮分子泵入口结构改进的计算研究

针对涡轮分子泵的入口管道束流效应和涡轮端盖反射效应对传输几率的不利影响、以及大口径涡轮分子泵与小型仪器相连接的难题,本文提出分子泵入口结构的改进方案:将涡轮转子的平板端盖改成锥形反射屏结构,把过渡连接件做成圆弧过渡段结构。文中根据实际结构参数,建立了不同结构类型的计算模型,采用试验粒子蒙特卡洛方法,基于自由分子流态基本假设,利用Molflow+软件,计算了各个结构模型的传输几率。计算结果表明:当倾角α的取值范围在60°～70°、圆锥底角β的取值范围在25°～45°之间时,理论上可将涡轮分子泵的抽气速率提升5%左右。     

涡轮分子泵抽气性能计算的误差分析

采用数据回归方法,建立了不同叶片倾角、节弦比条件下单级涡轮叶片正反向传输几率与速度比的数学关系式,通过计算机编程可直接获得单级涡轮叶片的正反向传输几率,进而求出涡轮叶片的抽气性能,提高了计算效率。分别采用涡轮叶片几何中值参数计算方法、沿涡轮叶片齿长逐段积分方法,对单级涡轮叶片和涡轮分子泵的抽气性能进行了计算,并与实验结果进行了对比。发现:采用涡轮叶片几何中值参数计算涡轮叶片抽气性能存在误差,对涡轮分子泵抽气性能的计算值偏高,其计算误差远大于分段积分法的计算误差,后者更适用于对分子泵抽气性能的设计计算。     

几率矩阵法计算涡轮分子泵叶列传输几率

本文介绍了用几率矩阵法计算涡轮分子泵叶列传输几率，并对现在的几种计算方法作了相互比较，发现几率矩阵法具有计算速度快，模型简单，且能处理几何形状复杂而其他方法难以解决的问题。     

TPMC和DSMC方法在真空技术领域的应用

随着计算机技术的发展,蒙特卡罗方法(MC)成为研究稀薄气体流动问题的重要方法.本文着重介绍了试验粒子蒙特卡罗方法(TPMC)和直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC).通过一些实际的算例(异形管路传输几率计算、涡轮分子泵模拟优化设计)讨论了它们在与真空技术相关的气体分子流和过渡流研究中的应用情况.     

涡轮分子泵叶列传输几率的计算──积分方程法

本文介绍了积分方程法计算涡轮分子泵叶列传输几率的数学模型和计算机程序框图，并用自编的电算程序对叶片角α＝１０°～４５°，节弦比Ｓ０＝０．５～１．８，速度比Ｃ＝－１．０～１．０范围内的各种不同参数的叶列传输几率Ｍ１２和Ｍ２１进行了计算，其值见附表１～１４，从而为涡轮分子泵进行定量的理论分析和理论计算提供了必须的手段．     

复合分子泵抽气特性算法改进与结构优化

采用蒙特卡洛方法计算单级涡轮叶列传输几率,引入气体分子与固体壁面反射适应系数模型,评估不同反射条件对单级涡轮叶列抽气特性的影响。采用积分中值法计算涡轮叶列传输几率,提高涡轮级抽气特性的计算精度。采用分段流态判别法计算牵引通道的抽速和压缩比,减少牵引级抽气特性的计算误差。提出涡轮级与牵引级之间的三种过渡结构,实现复合分子泵抽气特性的级间匹配,提高复合分子泵的性能。提出牵引级阻挡结构和分段式结构,有效减少牵引转子与定子间的间隙泄漏,提高复合分子泵的整体性能。通过算法改进,提高了涡轮分子泵抽气特性的计算精度;通过结构优化,提高复合分子泵抽气性能,为高性能复合分子泵开发奠定了基础。     

真空系统管路元件流导几率的蒙特卡洛法计算

一、引言在真空系统设计与计算中,为了表征稀薄气体通过真空系统管路元件的流动,通常给出流导几率(即传输几率),流导几率是确定气体流量的一个重要参数。对于一些形状简单的管道通常都有解析公式可以计算,但对于一些几何形状比较复杂的真空系统管     

直圆管道中分子流态下"位置束流效应"的Monte Carlo法模拟

利用Monte Carlo模拟方法计算证明，气体在分子流态下通过直圆管道时有“位置束流效应”存在，即在直圆管道中心区域，分子通过的密度增大；而在靠近管壁的边缘区域，分子通过的密度减少。为了恰当地反映位置束流效应现象，专门定义了评价参数γ为通过某一圆环区域的分子数密度与通过整个截面的分子数密度之比。模拟计算得出，在直圆管道的中心区域，评价参数的平均值γ≈1．11；而在边缘区域，γ≈0．91。     

拖动条件下气体分子动力学的微观理论

本文从微观的角度研究了分子流下稀薄气体动力学的新理论。在这一理论中,用传输矩阵法来计算传输几率,建立了一个理论上能满足任何复杂边界条件的三维动力学模型,最后,从理论上解释了为什么随着拖动速度的无限提高气体分子通过一个运动沟槽的传输几率趋于某一常数(该值小于1)而不是趋于1的原因。     

螺旋槽式牵引泵过渡流态抽气特性的直接蒙特卡洛模拟

为研究螺旋槽式牵引分子泵(DMP)过渡流态下的抽气特性,采用直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对抽气通道内的流动规律进行了数值模拟.通过数值模拟,考察了抽气通道几何参数:入口、出口槽深,槽长,螺旋升角以及螺旋槽数量与泵抽气特性参数:传输几率的关系.模拟结果表明:增加抽气通道入口槽深可提高泵的抽速;出口槽深、螺旋倾角均存在最佳值,可获得大的抽速和压缩比;延长槽长、增加槽数对抽速影响不大,可以提高压缩比.本文的研究结果表明,直接模拟蒙特卡罗方法可以较好地模拟牵引分子泵三维抽气通道内过渡流态的流动特性,可用于优化设计抽气通道几何参数,提高牵引分子泵的抽气性能.     

小孔流导的理论计算与蒙特卡罗计算

用理论公式与蒙特卡罗方法分别计算了动态流量校准系统和超高/极高真空校准系统中小孔流导的修正系数,比较了2种方法的计算结果。用蒙特卡罗方法计算了小孔系统的传输几率。蒙特卡罗方法计算结果的标准偏差在4．5×10^-7到1．1×10^-5之间。     

涡轮分子泵叶列抽气性能的计算方法改进

涡轮分子泵广泛应用于清洁高真空的获得.本文采用实验粒子蒙特卡洛算法,使用COMSOL对二维模型进行计算,更新了单级叶列抽气性能参数数据库,并在此基础上提出了计算涡轮叶列传输几率的新方法——面积加权法,同时根据改进算法编写计算程序.面积加权法更加接近于涡轮叶列的工况,使用此方法提高了计算准确度,为涡轮分子泵组合叶列的计算...     

圆管稳态分子流Clausing积分方程的逃逸几率的数值计算

发展了一种快速而精确地计算稳态分子流下圆柱形管道再发射的逃逸几率的数值计算方法,得到了L/r=0.01～10之间的精确结果及L/r≥20时的粗略结果。最后对结果作了分析和讨论。     

短管近似方法及其应用

以短管近似方法导出了分子流在圆截面粘附管内的流动分布及其通过几率和反射几率公式。公式计算结果与蒙特卡罗计算结果进行了对比。以同样的方法导出了各种元件的串联反射几率公式，并作为各种升华泵的抽速计算公式。结果表明，这一套公式可以用于工程计算。本文最后导出了真空元件串联几率的最普遍的计算公式，并对分子泵 的性能测试方法提出了新的建议。