分子流时高真空阀的流导研究

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1、2013年5月机床与液压Mav2013第4l卷第9期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．41No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．09．010分子流时高真空阀的流导研究齐卫红，包钢，朱冬，徐凯(哈尔滨工业大学气动技术中心，黑龙江哈尔滨150001)摘要：在高真空的条件下，气体以分子流的形式存在而不再满足连续介质的条件。利用蒙特卡洛方法对真空系统中常用的高真空角阀在分子流时的传输概率和流导进行了计算。将蒙特卡罗方法计算结果和理论公式计算结果与样本的参考值进行对比，结果表明：蒙特卡洛方法的计算结果更接近高真空阀流导的样本值，

2、为计算复杂结构高真空元件的流导提供了参考。关键词：分子流；高真空阀；蒙特卡罗方法；传输概率；流导中图分类号：TB754+．1文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013)9—035—4ResearchonConductanceofHighVacuumValveinMoleculeFlowRegimeQIWeihong，BAOGang，ZHUDong，XUKai(PneumaticTechnologyCenter，HarbinInstituteofTechnology，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Inthecondi

3、tionofhighvacuum，gasexistsinformofmolecularflowregimeanddoesn’tbelongtocontinuousmediaanymore．ThereforeMonteCarlomethodwasintroducedtocalculatetransmissionprobabilityandconductanceofhighvacuumright-an—glevalvesusedinvacuumsystemsinmolecularflowregime．ThenthecalculatedresultsobtainedbyMonte

4、Carlomethodandtheoreti—calformulawerecomparedwiththegivenvalueofreference．ItisprovedthattheresultobtainedbyMonteCarlomethodismoreaD．proximatewiththegivenconductancevalue，whichcanprovidereferencesforthecalculationofconductanceofhighvacuumcompo—nentswithcomplexstructure．Keywords：Moleculeflow

5、regime；Highvacuumvalve；MonteCarlomethod；Transmissionprobability；Conductance真空元件的流导，又叫做通导能力，也可简称为压力范围在1O～～10Pa时分子流的流导进行求解。通导。它是真空系统中真空元件的一个重要的性能参表1给出了不同直径阀的尺寸，其中D表示阀的直数，是设计真空系统时必须考虑的因素之一⋯。径，表示阀的中心线长。由于分子流时将气体当作连续介质的前提不再成立，因此在流导的研究和求解过程中，通常会将空气流和分子流两种流态单独进行讨论。1960年，DHDAVIS和LLLEVENSON首先采用蒙特卡罗

6、方法计算各种结构真空元件的流导；东北工学院的王继常等利用蒙特卡罗方法研究了真空翻板阀和圆锥形管道的传输概率；中国科学院理化技术研究所的彭楠等人分别以百叶窗和人字形挡板为例，详细介绍了根据分析法和试验粒子蒙特卡罗法计算传输概率的方法，证明图1高真空角阀结构图了蒙特卡罗法所得结果与实验数据符合较好；兰州表1阀的直径和中心线长mm物理研究所的龚伟等人用理论公式与蒙特卡罗方法分别计算了真空系统中小孔流导的修正系数，蒙特卡罗D162540506380100160方法计算结果的标准偏差在4．5×10一～1．1×10。之L8O100130140176180216276间。作者采用蒙特卡罗

7、法对真空系统中常用的高真图1所示高真空阀的内部流道是直角的，可将其空角阀的流导进行计算，并与理论公式计算结果进行简化为如图2所示的直角弯管，分别用理论公式和蒙对比。特卡罗法计算其传输概率和流导值，再将这两种方法1研究模型的计算结果进行对比。图1为真空系统中常用的高真空角阀结构图，对收稿Et期：2012—03—30作者简介：齐卫红(1987一)，硕士研究生，主要研究方向是真空元件特性研究。E—mail：qiweihong126@126．com。·36·机床与液压第41卷把不同的直径和相应的长度代入公式(3)一(5)，