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真空科学与技术学报2024年第12期:螺杆真空泵内气体热力过程的数值计算及模拟分析

来源:期刊VIP网 时间:


作者:程寅;王桂鹏;李喆;倪伟明;王健;谢元华;刘坤;

单位:东北大学机械工程与自动化学院;法国南特中央理工学院流体动力学、能量和大气环境研究实验室;东北大学工业智能与系统优化国家级前沿科学中心;东北大学智能工业数据解析与优化教育部重点实验室;

摘要:螺杆真空泵内气体的热力过程能直接反映其抽气性能,具有重要研究价值。以某种变螺距螺杆真空泵为对象,在绝热、多变和等温三种内压缩形式下,研究泵内气体压力、温度、内能和焓等热力学参数随时间的变化规律。计算等螺距与变螺距两种螺杆真空泵在相同工况下排气温度随吸气压力的变化趋势,模拟分析两种泵的温度场、压力场及转子变形量的分布。理论计算表明,两种螺杆泵的排气温度均随入口压力升高呈现先缓慢后迅速的下降趋势,变螺距螺杆泵的排气温度在发生过压缩后保持不变,相同入口压力下的排气温度从高到低依次为绝热过程、多变过程、等温过程。流场模拟能够考虑级间泄漏和进出口返流情况,描述泵内气体压力和温度分布更加准确。流场模拟的温度与压力结果均高于理论计算值。变形模拟表明,螺杆转子弯曲是影响变形的重要因素,相同长度的等螺距转子更易发生弯曲,模拟得到的螺杆转子变形规律与工程实际具有一致性。

关键词:螺杆真空泵;热力学过程;排气温度;数值模拟

基金资助:国家自然科学基金项目(U22A20179); 高等学校学科创新引智计划项目(B16009)