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。     

涡轮分子泵的统计理论

现有涡轮分子泵理论有一定的局限性和片面性。本文从统计物理出发,分析了涡轮分子泵的工作原理,证明了涡轮分子泵的抽气作用并不是 Gaede 分子拖动原理的一种类推,而是由于叶片与被抽气体之间的高速相对运动使入射分子与上下叶片表面的碰撞几率以及从叶轮一侧直接飞入另一侧的几率不相等。对于这种泵来说,分子拖动理论实际上只是在叶片速度不很高时的一种近似数学描述。当叶片速度接近被抽气体分子的热运动速度时,泵的抽速和压缩比将趋向饱和,即进一步增加叶片速度时,泵的抽速和压缩比均不可能有显著增加。最后还用统计理论讨论了有限长叶片的何氏系数和压缩比,其结果与实验符合得很好。     

蒙特卡罗法计算分子流状态下真空管道的传输几率

采用蒙特卡罗法对分子流状态下真空管道的传输几率进行了计算。计算精度随着模拟分子数的增加而显著提高,对于圆柱管道,模拟分子数为1.0×109时误差在2.7×10-5以下。气体分子与管壁的平均碰撞次数与管道纵横比基本相等。分析了传输几率与管道内壁吸附性的关系,通过测量管道两端气压便可计算出管道的抽速。另外,对椭圆和矩形截面管道的流导也进行了计算。     

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     

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     

分子与表面相互作用动力学的理论研究

一、引言近些年来,气体原子、分子与固体表面相互作用动力学的研究在理论和实验上都得到了越来越广泛的重视。气固界面散射动力学是在近二、三十年才发展起来的一个跨学科的新学术领域,在某种意义上说,它可以被认为是由气相分子碰撞理论与固体物理相结合而成。正     

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.     

全玻璃分子束装置及束强测量

高强度、超声速喷射式分子束源是分子束表面散射仪的一个重要组成部分。它与普通泻流源相比,具有强度大、速度分布与角分布窄等优点。文中叙述了我们实验室设计和制作的一种全玻璃结构的分子束装置,并在此装置上对不同气体的分子束强度进行了测试。测试结果表明,它与气体动力学理论符合得很好,设计符合要求。     

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。     

现代涡轮分子泵理论的研究

由于涡轮分子泵叶轮的线速度比较低(一般小于氮气分子的热运动速度),使得原有的叶列抽气模型不符合泵的实际工作情况。本文用传输几率理论对涡轮分子泵的抽气机理作了探讨,提出了适合于叶片速度比在0～1之间的抽气模型,为改善和提高现代涡轮分子泵在低叶片速度比条件下的抽气性能提供了理论依据。从同样的机理出发,还可以分析原有组合叶列的理论结果与实验结果存在偏差的原因,并建立了组合叶列的修正理论计算公式。最后用实验验证了本文的分析结果。     

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。     

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．     

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…     

第六讲：真空测量

第六讲：真空测量刘玉岱（东北大学）５．热阴极电离真空计（上接１９９７年第１期）电子在电场中飞行时从电场获得能量，若与气体分子碰撞，将使气体分子以一定几率发生电离，产生正离子和次级电子。其电离几率与电子能量有关。电子在飞行路途中产生的正离子数，正比于气...     

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。     

NK—1型分子束—表面散射装置的研制

一、引言分子束可研究气体分子与表面单次碰撞作用,通过表面散射产物的驰予谱、角度及速度分布的检测,可洞察表面发生的微观动力学过程,能从分子(原子)层次来了解诸如吸附、脱附、催化、腐蚀和能量适应等气体——表面作用过程,是研究气体——表面     

FCVI制备C/C复合材料工艺探索

强制流动热梯度化学气相渗透（ＦＣＶＩ）作为一种制备碳基与陶瓷基复合材料的新工艺，克服了传统ＣＶＩ中气体扩散传输与预制体渗透性的限制，可在短时间内制备出密度均匀、性能优良的制件，已受到日益广泛的关注，本文采用化学反应动力学原理分析ＦＣＶＩ的工艺过程，从理论上论述了在ＦＣＶＩ的各阶段中实现均匀沉积和分层沉积的可能性。     

轴流分子泵

[符号] a=ZRT/M:分子的最可几速率(R:气体常数;T:气体温度;M:分子量)。 b:叶片的弦长(第四章中用l表示)。 C= V/a:叶片速度比。 Dxj(Dyj):叶片(x)[(y)〕的微小面积dx(dy)反射出来的分子束中直接到达 区域(j)的几率。 Dxj:(Ux一Uy) Ndx的分子束中直接到达区域(j)的几率。 F(x, y) dy[F(y, x) dx]:叶片(x)〔(y)]的微小面积dx(dy)反射 出来的分子束中直接到达dy(dx)的分子的比例。 F　　(, ) d: d反射出来的分子束中直接到达d的分子的比例(,表示 x, y,s,s’中的一个)。 h:叶片高。 m12:由区域①出来不与叶片碰撞直接到达区域②的几率。…     

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。