Рабочий процесс безмасляного кулачково-зубчатого вакуумного насоса

• Автор: Райков, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Основные условные обозначения и термины
КЗВН - кулачково-зубчатый вакуумный насос;
ДВН - двухроторный вакуумный насос типа Руте;
ВГД- вычислительная гидро-газодинамика;
TDMA - Tridiagonal matrix algorithm;
SIMPLE -Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equations; LSODE - Livermore Solver for Ordinary Differential Equations; VMAX - максимальный объем рабочей полости;
Vmin -минимальный объем рабочей полости;
Рвых - давление на выходе из насоса;
Рвх - давление на входе в насос;
Уве - объем полости всасывания;
Усж - объем полости сжатия-нагнетания;
Упер - перевальный объем;
L - глубина канала (длина ротора);
Я/, R2 — радиусы кривизны каналов;
Яг - удельная газовая постоянная;
Д - температура на входе в канал; dL - элементарная контурная работа тела; dLM - элементарная миграционная работа тела; dQM - элементарная миграционная теплота; dQT- внешнее подведенное тепло; п - частота вращения роторов;
(р - угол поворота роторов; со - угловая скорость;
dU - изменение внутренней энергии системы;
с1тПР, с1туТ — изменение массы системы за счет притечек и утечек в рассматриваемый объем соответственно;
/?/7р, кут — энтальпия притекающего и утекающего газа;
МПр, Мут -секундные приход и расход газа; к - показатель адиабаты;
ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении;
П - векторное поле скорости; р - плотность газа; р - коэффициент массового расхода;
1ц - длина канала, соединяющего исследуемый объем с датчиком;
Ср - действительный массовый расход через входной (выходной) тракт;
Сд - массовый расход через эквивалентную круглую диафрагму;
4&х - доверительные границы результата измерений;
/- площадь поперечного сечения канала;
8рр, 8РК, &г- межроторный, радиальный и торцевой зазоры роторного механизма соответственно; и - проводимость канала;
/ - протяженность канала в направлении перетекания;
Мэксп ~ экспериментальный массовый расход;
Л - коэффициент подачи;
Бг~ геометрическая быстрота действия; бел— быстрота действия на входе в насос;
/? - радиус ротора;
А - межосевое расстояние;
г] - коэффициент динамической вязкости;

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Конструкция и принцип действия КЗВН
1.2. Конструктивные разновидности КЗВН
1.3. Состояние вопроса по теоретическому и экспериментальному исследованию КЗВН и других прямозубых насосов
1.3.1. Моделирование рабочего процесса бесконтактных вакуумных насосов
1.3.2. Моделирование течения газа в каналах сложной геометрии
1.4. Методы и средства измерения быстропеременных давлений в условиях низкого вакуума
1.4.1. Тензометрический метод
1.4.2. Пьезоэлектрический метод
1.4.3. Емкостной метод
1.4.4. Резонансный метод
1.4.5. Индуктивный метод
1.5. Постановка задач исследования
Глава 2. Экспериментальное исследование КЗВН
2.1. Описание объекта исследования
2.2. Выбор датчиков для снятия индикаторных диаграмм и места их размещения
2.3. Описание экспериментального стенда
2.4. Методика проведения испытаний
2.5. Обработка результатов измерений
2.6. Обсуждение результатов
2.7. Определение коэффициентов расхода входного и выходного трактов КЗВН
2.7.1. Стенд и методика измерения
- отображение геометрии расчетной области и сетки;
- отображение векторов;
- линейное и градиентное отображение;
- отображение двумерных и трехмерных поверхностей;
- отслеживание частиц;
- управление представлением (перенос, вращение, масштабирование).
В дальнейшем эти комплексы могут также включать мультипликацию для динамического показа результата. В дополнение к графике, все программы имеют тестовый алфавитно-цифровой вывод и функции экспорта данных для дальнейшей обработки во внешних программах.
В данной работе для решения задачи течения газа во входных и выходных трактах КЗВН используется метод конечных объемов. Рассмотрим математическую составляющую данного метода подробнее.
Параметры газа для ламинарной модели течения описываются следующей системой уравнений [39, 79]:
- сохранения импульса

Т1ди т,ди шди и + У— + ж
дх ду дг

ду V ду )
(1.9)

ттдг г/д¥ шд¥ и— + ¥ — + РУ—
дх ду дг

ду +

' д¥)

(1.10)

ттд№ т/д1У г1гд¥
и + у +
дх ду дг

д( а

дх дх ) а} ду

(1.11)
неразрывности
сИу(ри )-0.
(1.12)
энергии