油扩散泵结构对蒸汽射流场影响的数值研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文油扩散泵结构对蒸汽射流场影响的数值研究作者姓名：王瑞指导教师：王晓冬教授东北大学机械工程与自动化学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：流体机械及工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月答辩委员会主席：评阅人：胺似刑锄闽彳t东北大学2014年6月穆托万方数据AThesisinfluidmachineryandengineeringTheeffectsofstructureparametersonthevaporjetflowfieldofoild

2、iffusionpumpByWangRuiSupervisor：ProfessorWangXiaodongNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=也。恳。学位论文作者签名：日期：丑墙f阳V．6．马学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了

3、解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口--．年半。两年衫学位论文作者签名：L如签字日期：d矿，9．∥．吱c；聊签名：辛睨签字日期：加c垆彭，2／厂万方数据东北大学硕士论文摘要油扩散泵结构对蒸汽射流场影响的数值研究摘要油扩散泵与其他种类真空泵相比，结构更为简单，无运动部件，没有振动与噪声，使用方便，寿命长，成本低，因此被广

4、泛应用于各科学研究和工业生产领域中，如电子、冶金、化学、原子能等工业部门和空间技术等。扩散泵工作介质为扩散泵油，尽管在结构上采取了一些措施，但扩散泵油向高真空一侧返流造成的油污染问题一直是制约扩散泵应用的主要原因。提高抽气性能、抽气稳定性、降低返油率是扩散泵需要解决的主要问题，其中，低返油率扩散泵是当前科研、生产单位研发的重点。扩散泵的返油与一级喷嘴形状、尺寸、多级串联喷嘴间距、挡油帽形状、尺寸、挡油环设置位置等因素有关，这些因素决定了扩散泵油蒸汽的射流状态和流场结构。通过流场结构分析可以更好地理解扩散泵的抽气和返油机理，通过射流场控

5、制可以有效地减少返流。由于扩散泵经典理论难以准确描述和定量反映扩散泵油蒸汽射流流动特性，本文在分析扩散泵抽气机理的基础上，运用计算流体力学软件Ansys．workbench，以K800扩散泵为计算原型，对其内部蒸汽射流场进行了数值模拟，得到了第一级喷嘴结构、挡油环位置、挡油帽尺寸、串联喷嘴级间距对扩散泵射流场的影响结果，对理解扩散泵抽气机理、改进扩散泵抽气性能、减少返油率均具有一定的指导意义。数值模拟结果表明，喷嘴出口速度受喉部尺寸的影响，喷嘴出口速度随喉部间隙减小而增大，随喷嘴张角增大而增大；挡油帽过长或者过短都不利于扩散泵抽气，存

6、在与射流场匹配的最佳挡油帽结构尺寸，此时返油率较低；挡油环的位置影响蒸汽射流流场分布及涡旋的形成，决定扩散泵的返油率，挡油环位置的正确设置对减少返油率起到至关重要的作用；一二级喷嘴间距、二三级喷嘴间距存在的最佳值，且串联两级喷嘴距离越大，油蒸汽冷凝效果越好，但喷嘴间距离过大又影响扩散泵结构的紧凑性，而距离过小又会影响扩散泵的正常工作，合理的级间距设计要兼顾抽气稳定性和结构紧凑性。关键词：油扩散泵；蒸汽射流；数值模拟；返油率；挡油帽；挡油环．II—万方数据东北大学硕士论文AbstractTheeffectsofstructurepara

7、metersonthevaporjetflowfieldofoildiffusionpumpAbstractComparedwithothertypesofvacuumpumps，thestructureofoildiffusionpumpismoresimple．Ithasnomovingparts，vibrationandnoiseandiseasytouse．Ithasalongerlifethanothertypesofpumpsandlowercost．Soitiswidelyusedinscientificresearch

8、ofvariousfields，suchaselectronics，metallurgy，chemical，nuclearandotherindustrialsectorsandspacetechnology．Howev