Определение интегральных и дифференциальных характеристик сложных криовакуумных систем

• Автор: Васильев, Юрий Константинович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 183 с.

СОДЕРЖАНИЕ.
Условные обозначения
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
Цель работы
Научная новизна
Автор защищает
Практическая ценность
Достоверность полученных результатов
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
1. Методы анализа молекулярных потоков
1.1. Обзор существующих подходов
1.1.1. Классические аналитические методы
1.1.2. Развитие аналитических подходов в приложении к актуальным задачам
вакуумной техники
1.1.3. Метод угловых коэффициентов
1.1.4. Метод эквивалентных поверхностей
1.1.5. Метод анализа газовых потоков путем решения кинетического уравнения Л.
Больцмана
1.1.6. Метод Монте-Карло пробной частицы
2. Описание метода пробной частицы и разработанных модификаций
2.1. Описание общего алгоритма
2.2. Описание необходимых дополнений метода пробной частицы для анализа различных характеристик молекулярных потоков
2.2.1. Нахождение полярных диаграмм скоростей частиц
2.2.2. Нахождение пространственного распределения частиц
2.3. Описание разработанных дополнений метода пробной частицы, необходимых для моделирования различных параметров взаимодействия частицы с поверхностью
2.3.1. Типы угловых распределений
2.3.2. Учет динамического изменения значения коэффициента прилипания
2.4. Описание разработанных дополнений метода пробной частицы, необходимых для определения полей дифференциальных характеристик газовой среды
2.4.1. Учет времени полета частицы
2.4.2. Учет скорости частицы
2.4.3. Определение распределения концентрации и давления и моделирование
квазипостоянного напуска газа
2.5. Степень достоверности и предварительное тестирование метода пробной частицы
3. Определение интегральных характеристик сложных вакуумных систем и их структурная оптимизация
3.1. Введение
3.2. Анализ и оптимизация крионасоса, используемого для нужд микроэлектроники
3.2.1. Анализ типовой конструкции крионасоса
3.2.2. Пример расчёта альтернативной конструкции насоса на основе имеющейся
модели
3.2.3. Постановка задачи теплового расчёта
3.2.4. Подведение итогов теплового расчёта
3.2.5. Выводы

3.3. Комплексное исследование системы откачки продуктов термоядерного синтеза
ITER
3.3.1. Введение
3.3.2. Конструкция системы откачки
3.3.3. У словия расчетов
3.3.4. Результаты анализа
3.3.5. Выводы
3.4. Общие выводы по главе
4. Исследование влияния параметров взаимодействия молекулы со стенкой на характеристики вакуумных систем
4.1. Введение
4.2. Влияние микрогеометрии сорбентов на сорбционные характеристики крионасосов
4.2.1. Изучение характера поверхностей разных сорбентов
4.2.2. Моделирование фрагмента поверхности
4.2.3. Определение свойств сорбента с помощью электрических характеристик
4.2.4. Выводы
4.3. Влияние углового распределения частиц на проводимость
4.3.1. Описание метода расчетов
4.3.2. Влияние закона распределения
4.3.3. Влияние значения коэффициента прилипания
4.3.4. Выводы
4.4. Общие выводы по главе
5. Определение дифференциальных характеристик сложных вакуумных систем
5.1. Введение
5.2. Анализ влияния измерительной камеры на откачные характеристики крионасосов
5.2.1. Введение
5.2.2. Анализируемые структуры
5.2.3. Метод расчета
5.2.4. Анализ характеристик потока на выходе из испытательной камеры
5.2.5. Анализ распределения давления внутри испытательных камер
5.2.6. Выводы
5.3. Анализ криовакуумных условий в зоне вакуумной изоляции катушек
тороидального поля ИТЭР
5.3.1. Введение
5.3.2. Физические предпосылки и методология расчета
5.3.3. Общие условия расчетов
5.3.4. Расчет проводимости патрубков VVTS и лабиринтных соединений
5.3.5. Расчет распределения давления
5.3.6. Выводы
5.4. Общие выводы по главе
6. экспресс анализ сложных вакуумных систем
6.1. Введение
6.2. Актуальность разработки
6.3. Характеристики и возможности разработанного программного комплекса
6.4. Достоверность результатов анализа
6.5. Перспективы развития программного комплекса
6.6. Общие выводы по главе
Заключение
Литература

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
Sh - быстрота действия насоса U - проводимость
S'j - эффективной быстроты откачки рассматриваемого объема Us - суммарной проводимости составного трубопровода W - вероятность прохождения молекулы газа через данный элемент Wz - результирующая вероятность прохождения всей системы в целом Gmp. - поток молекул, вылетающих через выходное сечение канала Gome - поток молекул, влетающих в его входное отверстие Р~ коэффициентов прилипания ф, у/, в, W - углы р - радиус
%, г| - случайные числа R 0 - радиус входного отверстия
/, от, п — направляющие косинусы, определяющие направление полёта;
t — параметр,
х, у, z — координаты
Nnozn — количество поглощенных системой частиц N входа — общее количество испытанных частиц Увыл — количество вылетевших из системы частиц Кклауз. - коэффициент Клаузинга
I — характерный линейный размер анализируемой вакуумной системы v — скорость молекул т - время
Кзахв - коэффициент захвата F— площадь а - накопление V - объем Р - давление
п - молекулярная концентрация Q - молекулярный поток
равномерно распределённым в интервале от 0 до 1, случайное число 4 [0,1], получим случайные величины углов
Ф=2я£[0Д], = 2ж*[0,1].
Причём, упомянутые случайные числа разные, поскольку при каждом вызове функции датчика случайных чисел, генерируется новое число.
Для определения случайного радиуса входа молекулы в систему генерируется с помощью датчика случайных чисел величина л [0,1] при этом получим:
Р=Л,#Д]
где Я о - радиус сферы.
Далее производится преобразование в прямоугольную систему координат:
х = р-совз у = р-вт-эт'?; г = р-совЧ
3. Выбор направления полёта молекулы.
Направление вектора скорости молекулы о определяется двумя углами: у/ и 6 (рис. 3). Угол у/ образован осью х’ и проекцией вектора скорости на плоскость х’у Угол в образуется между осью г’ и вектором скорости и. В соответствии с принятым диффузным законом распределения, случайный угол у/ равномерно распределён в интервале от 0 до 2 л : у/ = 2-л £[0,1],
а для нахождения случайного угла в, который подчиняется диффузному закону рассеяния, необходимо воспользоваться выражением: в = агсБшП/ОД])