多級羅茨干式真空泵相鄰級間流動區(qū)域多相流研究.pdf

1、多級羅茨干式真空泵具有工作壓力范圍寬、可直排大氣、維護成本低、抽速大等優(yōu)點，因此在半導(dǎo)體、制藥、冶金、石油化工、航空航天等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。在PECVD、刻蝕等工藝過程中，多級羅茨干式真空泵往往面臨復(fù)雜苛刻的抽氣環(huán)境，如泵內(nèi)含有腐蝕性氣體、顆粒粉塵及存在溫度變化和壓力的脈動等，甚至在泵腔內(nèi)存在復(fù)雜的物理變化和化學(xué)反應(yīng)。因此在苛刻條件下工作的同時保證多級羅茨泵的綜合性能意義深遠。本文采用計算流體力學(xué)的方法對多級羅茨泵相鄰級流動區(qū)域進行了多組

2、數(shù)值模擬，并對計算的結(jié)果進行了對比分析。
　　首先，本文利用三維建模軟件(Solidworks)按照設(shè)計尺寸建立了多級羅茨干式真空泵相鄰級流動區(qū)域的三維幾何模型，并根據(jù)模型各部分的幾何特征及運動特點分別進行了網(wǎng)格劃分。對于泵腔流動區(qū)域，運用外接Fortran程序的方法，分別對轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間嚙合區(qū)域、轉(zhuǎn)子與泵腔間嚙合區(qū)域采用兩種網(wǎng)格更新方式，控制網(wǎng)格節(jié)點的運動，實現(xiàn)了動網(wǎng)格模擬。
　　其次，根據(jù)多相流基本理論，采用歐拉-拉格朗日

3、方法，利用ANSYS CFX軟件實現(xiàn)了多級羅茨干式真空泵相鄰級流動區(qū)域在大氣壓條件下的氣固兩相流模擬，得到了收斂良好的計算結(jié)果。之后根據(jù)模擬結(jié)果分析了注入流場粒子的運動規(guī)律、跡線特征以及通過-沉積情況，對比了單向耦合、完全耦合兩種計算方法對模擬結(jié)果的影響，驗證了數(shù)值模擬結(jié)果與稀相氣固兩相流理論的相符性。
　　最后，考慮到多級羅茨干式真空泵在實際工作中面臨的不同抽氣環(huán)境，分別對粒子直徑、粒子與壁面相互作用、壓力-壓縮比、壁面粗糙度四