شبیه‌سازی عددی جریان آزاد مولکولی با اصلاح زمان حرکت مولکول در یک طبقه پمپ توربومولکولی به روش ذره آزمون مونت‌کارلو

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهیدرجایی، تهران، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهیدرجایی، تهران، ایران

چکیده

در این پژوهش پس از بررسی تحقیقات انجام­شده در زمینه شبیه­سازی رفتار مولکول در پمپ­های توربومولکولی و کارهای آزمایشگاهی صورت­پذیرفته،      شبیه­سازی جریان مولکولی آزاد در یک طبقه پمپ توربومولکولی و اصلاح زمان برخورد مولکول از طریق واردکردن زمان برخورد نوک پره در معادلات مربوط به   زمان پره و مرز­های تناوبی، انجام شده­است. این شبیه­سازی به روش ذره آزمون مونت­کارلو، در دستگاه مختصات استوانه­ای و با درنظرگرفتن هندسه واقعی و  سه­بعدی پره شامل لقی بین نوک پره و پوسته، فاصله بین روتور و استاتور و ضخامت پره انجام­شده­، سپس کار حاضر با نتایج تجربی اعتبارسنجی می­شود. در نهایت می­­توان دریافت که افزایش تعداد طبقات در پمپ توربومولکولی، ضمن پر رنگ کردن تاثیر استاتور نسبت به روتور، عملکرد گاز با جرم مولکولی بیشتر را بهبود می­بخشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Nesterov SB, Burmistrov A V, Androsov A V. Metody rascheta slozhnykh vakuumnykh sistem. Calculation of Complex Vacuum Systems), Nesterov, SB and Burmistrov, AV, Eds …; 2012.
  • Demikhov KE. Nikulin NK Optimizatsiya vysokovakuumnykh mekhanicheskikh nasosov [Optimization of high-vacuum mechanical pumps]. Moscow, MGTU im NE Baumana Publ. 2010;
  • Fomin M V, Chernyshev OR. Gas Flow in a Multistage Turbomolecular Vacuum Pump. Russ Eng Res. 2020;40:564–6.
  •  Chambers A. Modern vacuum physics. CRC Press; 2004.
  •  Becker W. The turbomolecular pump, its design, operation and theory; calculation of the pumping speed for various gases and their dependence on the forepump. Vacuum. 1966;16(11):625–32.
  • Kruger CH. The axial-flow compressor in the free-molecule range. Massachusetts Institute of Technology; 1960.
  • Sawada T, Murakami K. The Axial Flow Molecular Pump (I). Shinku. 1971;14(2):33–41.
  • SAWADA T, SUZUKI M, TANIGUCHI O. On the Axial Flow Moleculaer Pump : 2nd Report, The Performance of a Combination of Blade Rows. Trans Japan Soc Mech Eng. 1970;36(285):781–91.
  • Katsimichas S, Goddard AJH, Lewington R, De Oliveira CRE. General geometry calculations of one‐stage molecular flow transmission probabilities for turbomolecular pumps. J Vac Sci Technol A Vacuum, Surfaces, Film. 1995;13(6):2954–61.
  • Skovorodko The Topology of Molecular Flow in Axial Compressor. AVS 47th Int Symp. 2000
  • Amoli A, Ebrahimi R, Hosseinalipour SM. Some features of molecular flow in a rotor-stator row with real topology. Vacuum. 2004;72(4):427–38.
  • Wang S, Ninokata H. The pumping performances of the turbomoleculae pump simulated by direct simulation monte carlo method. Prog Nucl Energy. 2005;47(1–4):664–71.
  • Iqbal M, Wasy A, Batani D, Rashid H, Lodhi MAK. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A Design modification in rotor blade of turbo molecular pump. Nucl Inst Methods Phys Res A [Internet]. 2012;678:88–90. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2012.02.030
  • Sengil N. Performance increase in turbomolecular pumps with curved type blades. Vacuum. 2012;86(11):1764–9.
  • Hsieh F, Lin P, Liu D, Chen F. Pumping performance analysis on turbomolecular pump. Vaccum [Internet]. 2012;86(7):830–2. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.vacuum.2011.02.010
  • Zhang X, Han B, Liu X, Chen Y, Zhai L. Prediction and experiment of DC-bias iron loss in radial magnetic bearing for a small scale turbomolecular pump. Vacuum. 2019;163:224–35.
  • Mao K, Liu G. An improved braking control method for the magnetically levitated TMP with a fast transient response. Vacuum. 2018;148:312–8.
  • Huang Z, Han B, Le Y. Multidisciplinary Design Strategies for Turbomolecular Pumps with Ultrahigh Vacuum Performance. IEEE Trans Ind Electron. 2019;PP(c):1.
  • K, Zhang SW, Han F, Zhao F, Zhang ZJ, Han J. A New Modeling Method to Reveal Pumping Mechanism of Turbomolecular Pump. J Appl Fluid Mech. 2020;14(1):165–73.
  • Chen Z, Wang W, Li Z, Yan H. Modeling and Optimization of the Blade Structural Parameters for a Turbomolecular Pump. Machines. 2023;11(5):517.
  • Sereshgi MH, Ebrahimi R. Modeling the Performance of a Single Rotor Row in a Turbomolecular Pump Using the TPMC Method: Effects of Operational and Geometric Variables. 2024;
  • MolecularDynamics.and.the.Direct.Simulation.of.Gas.Flows [Internet]. 1994. p. 458. Available from: http://books.google.fr/books?id=xd2knQEACAAJ&dq=intitle:molecular+gas+dynamics+and+the+direct+simulation+of+gas+fows&hl=&cd=1&source=gbs_api%0Apapers3://publication/uuid/F724D34A-63BB-47F1-8C3B-C7F8A5FFC126
  • Amoli A, Hoseinalipour M, Ebrahimi R. Direct simulation of free molecular flow in fully 3-d axial rotor. In: 36th AIAA Thermophysics Conference. 2003. p. 3777.
  •  

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار